提到進化論，我們首先想到的便是達爾文；說起遺傳學，孟德爾和他的豌豆實驗就會浮現在眼前；談論起現代分子生物學，沃森和克裡克的大名許多人都能脫口而出。而當我問你轉座子的發現者是誰時，相信大多數人的大腦中應該都是一片空白。
其實，轉座子和DNA雙螺旋結構一樣，被公認為是二十世紀遺傳學史上兩項最重要的發現，它們的發現者也都獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。不過，和本文開頭提到的各位鼎鼎大名的開創者相比，轉座子的發現者芭芭拉•麥克林託克 （Barbara McClintock,1902—1992）的名字就相對要「鮮為人知」了。芭芭拉•麥克林託克的一生是精彩的，也是坎坷的。她經歷了人生的大起大落，嘗遍了人間的冷暖。
實驗室中的芭芭拉•麥克林託克
芭芭拉1902年出生於美國，1923年在康奈爾大學獲得理學學士學位，並於1927年獲得植物學博士學位。從博士階段開始，芭芭拉就一直從事玉米的細胞遺傳學，並為該領域奉獻了自己一生的年華。當時，細胞遺傳學才剛興起，芭芭拉和同事一起，開創了細胞遺傳學這一新興學科，並作出了一系列重要發現。
芭芭拉首次從形態學上描述了玉米完整的染色體，並成功將部分性狀定位到染色體上，確定了它們之間的連鎖關係。同時，她還詳細描述了三倍體玉米的染色體形狀，該研究成果被評為康乃爾大學1929－1935年科研重大突破之一。1930年，芭芭拉首次在實驗中觀察到減數分裂時出現的同源染色體交叉互換，並於次年證明了染色體互換和連鎖基因的重組關係，直接證明了摩爾根提出的「染色體交換導致基因重組」的假說，並在此基礎上發表了首張玉米連鎖遺傳圖譜。
由於其在遺傳學領域一系列重要的貢獻，芭芭拉得到了學術共同體的一致認可，各種榮譽以及社會的讚譽撲面而來。1944年芭芭拉當選為美國科學院院士，是美國歷史上第三位獲得該榮譽的女性。1945年，她又成為「美國遺傳學會」（Genetics Society of America）的首位女性主席。在許多科學家和普通民眾的心目中，一顆學術新星正在冉冉升起。可以說，當時的芭芭拉迎來了人生中的第一個巔峰。不過，這一切的讚美和榮譽，都隨著她對於轉座子的研究戛然而止。
芭芭拉著手轉座子的研究，起源於她對玉米籽粒顏色變化的困惑：同一根玉米上的籽粒顏色變化多種多樣，並且籽粒的顏色並不能穩定地傳給下一代。這到底是為什麼呢？為了回答這一問題，芭芭拉開展了一系列雜交以及細胞遺傳學實驗。經過大量的統計和觀察，芭芭拉發現玉米籽粒顏色的變化與9號染色體上的一些基因有關。其中的一個基因影響色素的合成，當基因存在時，籽粒有顏色，當基因不存在時，籽粒就無顏色。但是，實際的情況又並非這麼簡單。在這個色素合成相關基因的附近還有一個解離因子（Ds, Dissociation），它能夠影響色素合成基因的表達。當Ds存在時，色素合成基因不能表達，玉米籽粒為白色；當Ds從色素合成基因附近解離，基因又可以正常表達，籽粒就有了顏色。更加有意思的是，Ds是否能夠解離，還受到另外一個激活因子（Ac, Activator）的調控，Ac可以促進Ds的解離，而沒有Ac時，Ds是無法解離的。這就是著名的「Ac-Ds調控系統」，為了揭示這一系統的調控機制，芭芭拉花費了長達六年（1944—1950）的時間。
在「Ac-Ds調控系統」中，Ds基因和色素合成基因位於同一條染色體的相鄰位置。不過，Ac卻可以和Ds相距很遠，甚至可以不在同一條染色體上。在受到Ac的激活作用解離之後，Ds可以重新整合到染色體上，不過位置是不確定的。它可以整合到其他染色體上，也可以重新整合到原來位置的附近。也就是說，這個Ds是可以在染色體上任意「跳躍」的。芭芭拉認為，由於Ds解離的時間有早晚、長短的不同，於是就導致了玉米籽粒上色斑的大小不一。1950年和1951年，芭芭拉將自己的研究成果分別以《玉米易突變位點的由來與行為》和《染色體結構和基因表達》為題進行了公開發表。
AC/Ds調控玉米籽粒顏色
芭芭拉關於「跳躍基因」的研究發表後，學術界一片譁然，當時的人們認為這項研究是不可理喻的。因為當時學術界普遍認為，基因在染色體上是固定不變的，它們有一定的位置、距離和順序，它們只可以通過交換重組改變自己的相對位置，通過突變改變自己的相對性質。而芭芭拉關於「基因的表達可以受到調控而改變」以及「基因可以在染色體上跳躍」的發現，極大地挑戰了當時人們的認知。一時間，各種批評聲、質疑聲洶湧而來，芭芭拉逐漸成為行走在主流學術界邊緣的人。世人的否定甚至敵意逐漸讓芭芭拉心灰意冷，在多次試圖向學術界介紹自己的研究成果而失敗後，她選擇了對自己的發現避而不談。1953年起，芭芭拉不再在學術刊物上發表任何實驗結果。不過，人們的忽視並沒有動搖芭芭拉的決心，她仍然堅持默默地日復一日年復一年地從事自己的玉米遺傳學研究。往昔的榮耀不再有，芭芭拉逐漸成為了「孤家寡人」，學術界也慢慢淡忘了這位曾經紅極一時的學術新星。
20世紀60年代初，法國科學家雅各布和莫諾發現了大腸桿菌的「乳糖操縱子模型」，揭示了生物體內基因調控的機制，也從一個側面印證了轉座子調控基因表達的作用。「乳糖操縱子模型」很快受到了學術界的認可，雅各布和莫諾也於1965年獲得諾貝爾獎。不過，芭芭拉的「跳躍基因」卻一直沒有受到人們的重視，學術界仍然視「跳躍基因」為異端邪說。又過了十多年，當多位科學家分別在細菌、酵母和病毒中都發現了轉座子的存在時，芭芭拉二十多年前的重要發現才又重新回到主流學術界的視野中。
當人們重新審視芭芭拉在玉米中進行的轉座子研究時，不禁驚訝於她超前的科學發現，感嘆於她超常的堅韌力和忍耐力。1983年，芭芭拉以81歲的高齡憑藉著對轉座子的開創性研究獲得了諾貝爾獎，她也是遺傳學領域內第一位獨立獲得諾獎的女性科學家。
芭芭拉•麥克林託克獲得諾貝爾獎
值得一提的是，芭芭拉終身未婚，她把一生都奉獻給了自己鍾愛的科學事業。從這一點說，芭芭拉是偉大的。同時，她的一生也是傳奇的。在「四面楚歌」孤立無援的情況下，還能不忘初心，默默無聞、與世無爭地做自己的科學研究，這份堅韌不拔的毅力值得我們每個人學習。在芭芭拉的晚年，她曾說過這麼一句話，是她一生最完美的註解：「If you know you are on the right track, if you have this inner knowledge, then nobody can turn you off ... no matter what they say」。這句話，也值得我們每一個人深思。
參考資料：
【1】焦雨鈴，汪穎《會跳的基因》
【2】餘艾柯《芭芭拉•麥克林託克：為「跳躍基因」孤軍奮戰》
【3】芭芭拉•麥克林託克-百度百科
【4】巴巴拉•麥克林託克- 維基百科
【5】Barbara McClintock and the Discovery of Jumping Genes (Transposons)
【6】Transposons: The Jumping Genes
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