諾獎得主保羅·伯格：他發(fā)明了革命性的重組DNA技術，卻主動要求約束它的使用
2023/03/14
導讀
——保羅·伯格之子 約翰·伯格
保羅·伯格教授。圖片來源：諾貝爾獎官網(wǎng)
2023年2月15日，在斯坦福大學校園的家中，保羅·伯格（Paul Berg）教授在家人的陪伴下安然離去，享年96歲。他是斯坦福大學的生物化學教授，因其開創(chuàng)性的工作——創(chuàng)造了第一個重組DNA分子獲得了1980年的諾貝爾化學獎。這項工作打開了基因工程領域的大門，為基因研究開辟了新的道路，并因此誕生了許多挽救生命的藥物。人們尊稱保羅教授為“基因工程之父”。
事實上，拋開諾獎得主的光環(huán)，保羅教授作為一名科學家的高尚人格同樣令人肅然起敬。
盡管索菲老師的本職工作只是看管提供化學、物理和生物課程的庫房，但她對年輕人非常親切，并愿意為對科學感興趣的孩子盡可能地提供幫助。不僅如此，她還組織了一個課后的科學俱樂部，以激發(fā)學生們的好奇心和創(chuàng)造力。在這個小小的俱樂部中，保羅開啟了他最初的“探索”生涯。
通常，索菲老師并不會直接回答學生提出的問題，而是讓他們自己通過各種方式尋找答案，這經(jīng)常會使一個小問題擴展成一個小型的研究項目。這種通過實驗解決問題所帶來的滿足感是一種非常令人陶醉的體驗，這種快樂幾乎令保羅上癮。
這些小“課題”為保羅培養(yǎng)了好奇心和尋求解決方案的本能，這可能是索菲老師給保羅帶來的一生中最寶貴的財富。后來，在保羅教授的自傳中他表示：“隨著時間的流逝，我學到的許多事實都被遺忘了，但我從未失去對探索的興奮?！?/span>
在那里，他成為了最早在體外證明葉酸和維生素B12輔因子參與了C1代謝過程的人之一。臨近畢業(yè)時，他曾考慮過加入醫(yī)藥行業(yè)，但探索科學的快樂使他最終選擇了成為一名純粹的“科研人”。于是，在獲得博士學位后，保羅選擇在哥本哈根的細胞生理學研究所和圣路易斯的華盛頓大學做博士后工作，專注于研究酶，并成為了根據(jù)DNA和RNA分子上攜帶的密碼破譯蛋白質生物合成領域的領導者。
在圣路易斯工作了6年后，也就是1959年，保羅教授隨著阿瑟·科恩伯格（Arthur Kornberg）教授搬到了斯坦福大學的醫(yī)學中心，并幫助他建立了新的生物化學系。當初，就是阿瑟教授把畢業(yè)不久的保羅招募到華盛頓大學的，這位有眼光的科學家在1959年也因發(fā)現(xiàn)了DNA和RNA生物合成的機制獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
保羅·伯格進行實驗。圖片來源：Stanford University Archives
在斯坦福大學，保羅教授繼續(xù)愉快地進行著他的科研探索。隨著時間的推移，他的研究興趣從微生物轉向了哺乳動物的細胞。他花了大約一年時間與索爾克研究所（Salk Institute）的病毒學家雷納托·杜爾貝科（Renato Dulbecco）教授一起對一種多瘤病毒——猴空泡病毒40（SV40）進行研究。這是一種在人類和猴子中發(fā)現(xiàn)的致瘤病毒，它的基因組是一種環(huán)形雙鏈DNA。
某天早上，保羅教授對他的一名博士后建議道，可以嘗試把SV40作為將新基因引入哺乳動物細胞的手段——將新基因植入SV40的DNA，利用重組分子將外源DNA引入動物細胞——就像噬菌體能在感染細胞時把DNA轉導進細胞一樣。
在保羅教授及其團隊的努力下，這個設想被實現(xiàn)了！他們成功地開發(fā)出了一種能在體外將兩個DNA連接在一起的通用方法。這種方法使用了一種能夠在DNA的相同位置對其進行剪切的酶（EcoRI）。他們首先對兩種環(huán)狀DNA進行剪切，一種來自于可在大腸桿菌中繁殖的病毒，另一種來自于SV40。當這兩種環(huán)狀DNA被剪開變?yōu)榫€性的DNA后，研究人員使用了另外兩種酶對這些線性DNA進行修飾，使這些DNA的末端能夠相互吸引——就像魔術貼能夠互相粘上一樣。將這兩種DNA混合到一起，它們就能重組形成一個全新的環(huán)狀DNA。這種環(huán)狀DNA包含了來自兩種不同生物的基因，被稱為重組DNA（rDNA）。
保羅·伯格開創(chuàng)的制造重組DNA的過程。圖片來源：Science History Institute
重組DNA技術就此誕生！它為分析哺乳動物的基因結構和功能提供了主要工具，并使保羅教授獲得了1980年的諾貝爾化學獎。
就在他想要進一步將這種重組DNA引入大腸桿菌和動物細胞時，他意識到這項技術可能會打開潘多拉的魔盒。如果攜帶著實驗室中用于制造腫瘤的全新DNA的細菌一不小心泄露出去，并四處傳播，那后果將不堪設想。保羅教授在他的科研生涯中一直表示，“科學家必須對自己的所作所為負責”。因此，作為重組DNA技術開發(fā)者的他，有責任將這項技術可能帶來的負面影響降至最低。
于是，在其他研究人員沉浸在新技術的開發(fā)應用中時，保羅教授果斷停止了進一步的實驗，并利用實驗中的休息時間將重點放在操縱基因（包括人類基因）引發(fā)的更大的倫理和公共衛(wèi)生問題上。作為美國國家科學院重組DNA分子委員會主席，保羅教授在科學家和公眾關于此類研究潛在局限性的討論中發(fā)揮了極大的作用。
1973年，保羅教授與從事動物病毒研究的科學家就如何處理危險的病毒舉行了第一次小型的阿西洛馬（Asilomar）會議。兩年后，規(guī)模更大的第二次阿西洛馬會議召開了。這次會議的意義重大——此前，從未有科學家們聚集在一起為自己的研究制定法規(guī)過。
這個為期3天的會議匯集了來自世界各地大約150名頂尖的DNA研究人員，其中包括DNA雙螺旋結構的共同發(fā)現(xiàn)者詹姆斯·沃森（James D. Watson）教授，只探討一個問題——重組DNA技術的安全問題。他們都想要安全地使用重組DNA技術，因此，必須制定一項指導方針來進行約束。在這次會議上定下的工作原則隨后便被政府監(jiān)管機構采納，美國國立衛(wèi)生研究院發(fā)布了重組DNA研究的安全指南。
或許有人會認為保羅教授過于保守的作風會阻礙科學技術進步的速度，但了解他的人都知道，他只是一個具有高度責任感的人。在他實驗室接受培訓的莫奈爾化學感官中心（Monell Chemical Senses Center）的研究員羅伯特·馬戈爾斯基（Robert Margolskee）在一封電子郵件中是這么對他進行評價的——“才智超群、專注的洞察力、驅動力，以及最高的道德標準”。
保羅·伯格教授接受諾獎采訪。圖片來源：諾貝爾獎官網(wǎng)
保羅教授在接受諾獎的采訪時表示，對技術的禁止需要與時俱進，例如對某類研究只應該在特定的時間間隔（例如5年）內被禁止，時間一到可以重新進行審查，再決定是否能夠開展這類研究。例如體外受精技術在剛進行研究時遭受到了民眾強烈的反對，人們認為這會制造出怪物。但今天，我們認識到了這是一項造福于民的好技術，它使數(shù)百萬以前不可能擁有孩子的家庭生下了完全健康的孩子。重組DNA技術也一樣，一些科學路線也許暫時應該被禁止，但肯定不會是永遠。
如保羅教授所說的，在對重組DNA技術有了更多的經(jīng)驗后，人們發(fā)現(xiàn)這項技術的危險程度遠低于當初的設想，這些指導方針隨著時間的推移也逐漸得到了松解。
在接受諾貝爾獎的采訪時，他本人表示并不太喜歡人們賦予他的“基因工程之父”的頭銜，他謙虛地說：“事實上我們只是邁出了第一步，而世界上更多聰明的科學家們都找到了使用重組DNA的新方法。”
今天，重組DNA技術成為了最重要的生物學甚至生物學以外的研究工具，因為它幾乎影響了所有生物體的研究方式——植物、昆蟲或其他任何生物。而如文章開頭保羅教授之子對他的描述那樣，保羅教授并不在乎名利。為了全人類科學家能自由展開研究，他終其一生沒有為自己的任何一項技術申請過專利，盡管他知道這些技術可能價值上百億美元。保羅教授稱自己為科學的純粹主義者，他說在他成長的歲月里，“你研究科學是因為你熱愛它?！?/span>
保羅·伯格教授在2018年斯坦福醫(yī)學院的畢業(yè)典禮上發(fā)表了講話（圖片來源：參考資料[1]）
探索的喜悅激勵著保羅教授的整個職業(yè)生涯，他慷慨地花時間向無數(shù)人灌輸這種喜悅，尤其是他的學生和孩子。他常與學生保持聯(lián)系，告訴他們探索的樂趣并幫助他們獲得作為科學家的獨立性?！八涛胰绾纬蔀橐粋€更好的人，教會我寬容，并總是鼓勵我追求我熱愛的事情，”保羅教授之子約翰在一次采訪中如是說。
參考資料：
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