小線蟲（C.elegans）的諾獎(jiǎng)履歷

這三位科學(xué)家以構(gòu)造簡單的線蟲為研究對象，在觀察線蟲的細(xì)胞生長分化過程中，發(fā)現(xiàn)多個(gè)能夠調(diào)控器官發(fā)育與細(xì)胞程序性死亡的基因；并且證明包括人類在內(nèi)的高等生物體內(nèi)也有相對應(yīng)的基因存在。

利用線蟲闡明了RNA干擾（RNA interference, RNAi）的機(jī)制。

三位科學(xué)家在綠色熒光蛋白（GFP）的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用方面所做出了杰出貢獻(xiàn)，其中Chalfie的主要貢獻(xiàn)是首次利用線蟲證明了GFP在多細(xì)胞生物中的應(yīng)用前景。

秀麗隱桿線蟲（C.elegans，簡稱線蟲）是上個(gè)世紀(jì)七十年代才開始被人們用來作為模式生物的，把它帶進(jìn)科學(xué)殿堂來的是當(dāng)時(shí)在劍橋大學(xué)的Sydney Brenner。

來源：www.africansuccess.org

Brenner于1927年出生于南非，1954年在牛津大學(xué)獲得博士學(xué)位。1953年春，Brenner有幸成為少數(shù)幾個(gè)最早了解Watson和Crick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的人員之一。之后他加入了位于劍橋大學(xué)的卡文迪許（Cavendish）實(shí)驗(yàn)室，和Crick一起開展分子生物學(xué)研究。

作為第一代的分子生物學(xué)家，Brenner在信使RNA（mRNA）和轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）概念的提出，中心法則思想的形成等過程中均發(fā)揮了舉足輕重的作用，他最早用實(shí)驗(yàn)證明了編碼蛋白質(zhì)的遺傳密碼是三聯(lián)密碼子，并報(bào)道了移碼突變的現(xiàn)象。

在他尚未榮獲諾貝爾獎(jiǎng)（2002年）之前，曾有人問Watson，為什么Brenner還沒有獲獎(jiǎng)，Watson說，Sydney能夠得獎(jiǎng)的工作太多，以致頒獎(jiǎng)委員會無法決定其獲獎(jiǎng)內(nèi)容，這雖是一句玩笑，但也道出了Brenner在分子生物學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。

60年代末，Brenner意識到分子生物學(xué)作為一門學(xué)科已經(jīng)基本確立，激動人心的初創(chuàng)階段已經(jīng)過去，他需要尋找新的科學(xué)領(lǐng)域去探索和征服，此時(shí)的他最想了解的是發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的復(fù)雜性。

在Brenner涉足之前，已有很多科學(xué)家利用其它模式生物，如海膽、大烏賊、兩棲類、小鼠等在這兩個(gè)領(lǐng)域中開展了大量工作，取得了重要的成果，但Brenner認(rèn)為這些系統(tǒng)仍然太過復(fù)雜，難以著手研究，他需要一種新的模式生物來研究他所關(guān)心的領(lǐng)域，正如他在1963年寫給劍橋科學(xué)委員會的信中所言：“我們需要一種生命周期短的多細(xì)胞生物，這種生物應(yīng)該滿足個(gè)體小，容易培養(yǎng)，可如同微生物一樣進(jìn)行大批量操作的條件。構(gòu)成身體的細(xì)胞數(shù)量相對較少，可以對構(gòu)成細(xì)胞的形態(tài)和譜系進(jìn)行窮盡性研究，可以開展遺傳分析?！?Brenner的最終選擇便是——秀麗隱桿線蟲。

Brenner實(shí)驗(yàn)室花了近十年的時(shí)間，才發(fā)表了第一篇有關(guān)線蟲的文章，可謂是十年磨一劍。1974年，他們在Genetics上發(fā)表了題為《Genetics of Caenorhabditis elegans》的文章，公布了線蟲基因的物理圖譜，標(biāo)志著對線蟲的研究正式拉開帷幕。

此后，包括Brenner實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的許多研究小組利用線蟲的研究中產(chǎn)生了一批重要的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)：

• 線蟲是世界上第一個(gè)被闡明所有體細(xì)胞發(fā)育譜系(cell lineage)和神經(jīng)元相互作用的多細(xì)胞生物。
• Sulston正是在追蹤線蟲細(xì)胞發(fā)育譜系時(shí)意外發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞程序性死亡的現(xiàn)象。
• Horvitz則找到了第一批影響線蟲細(xì)胞程序性死亡的基因：ced-3,ced-4,ced-9。

隨后，細(xì)胞程序性死亡的現(xiàn)象在其它物種的發(fā)育過程中也被發(fā)現(xiàn)，并且證明這是正常發(fā)育過程所必需的，參與這一過程的基因在各物種間具有高度的保守性。

小小線蟲憑什么引起了科學(xué)家的關(guān)注？

因?yàn)榫€蟲具備的以下這些特性完全符合了Brenner當(dāng)初的預(yù)想：

• 線蟲在土壤中生活，成蟲體長1-2毫米左右，身體半透明，靠捕食微生物為生，容易在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)。
• 線蟲有雌雄同體和雄蟲兩種性別，雌雄同體可以自體受精繁育，也可與雄蟲交配優(yōu)先利用雄蟲的精子受精產(chǎn)生后代。在自然界的正常環(huán)境中，雄蟲比例非常低，約占群體的0.05%。
• 用熱休克誘導(dǎo)的方法處理雌雄同體的線蟲可大幅度增加其后代中雄蟲的比例。實(shí)驗(yàn)室條件下，通過自交，野生型雌雄同體的線蟲一生可以產(chǎn)卵近300個(gè)，如果和雄蟲交配后，可產(chǎn)卵1000枚以上。
• 在20℃的實(shí)驗(yàn)室條件下，線蟲的世代周期為3-4天，平均壽命約3周左右。
• 成年雌雄同體線蟲由959個(gè)體細(xì)胞構(gòu)成（成年雄性線蟲由1031個(gè)體細(xì)胞構(gòu)成），具有302個(gè)神經(jīng)元，有明確的器官和組織結(jié)構(gòu)。

• 線蟲生命力強(qiáng)勁，能像細(xì)菌一樣在-80度條件下長期凍存，需要時(shí)可隨時(shí)復(fù)蘇。

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生命科學(xué)研究的新寵

線蟲已成為發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、基因功能研究的新寵。

• 已成為研究熱點(diǎn)的小RNA，microRNA，是在線蟲中首先被發(fā)現(xiàn)并開展其功能研究的。
• 線蟲還是第一個(gè)被完整測序的多細(xì)胞真核生物，在其近2萬個(gè)蛋白編碼基因中，有60-80%與人類基因同源。
• 第一個(gè)影響壽命的信號通路-胰島素樣信號通路，也是在線蟲中首先被闡述然后在許多其它物種上也被證實(shí)的。
• 線蟲已被用于多種人類疾病的研究和藥物篩選，包括腫瘤、帕金森氏癥、老年癡呆、糖尿病、多囊腎病等。
• 和其它模式生物相比，線蟲由于壽命短、突變體多使其在衰老和壽命研究方面具有顯著的優(yōu)勢和特色。

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美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的線蟲遺傳中心

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