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昼夜节律的研究最不可或缺的科学家Ron Konopka 和 Seymour Benzer

2017-10-08 大教授 ActionFree ActionFree
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本期作者:大教授

编辑排版:夏梦馨

2017年诺贝尔生理学与医学奖颁给了三位美国科学家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash、Michael W. Young,以表彰他们发现了调控昼夜节律(Circadian Rhythms)的分子机制。可以说是众望所归,期待已久。而昼夜节律的研究中,最不可或缺的科学家应该是Ron Konopka 和 Seymour Benzer。


Deletion test

不可或缺的科学家


霍华德-休斯研究所(HHMI) Janelia Farm 执行所长Gerry Rubi于2011年在Nature撰文提出一个Deletion test的概念,意思是如果某一个科学家没有出现,某一个领域可能就不存在,我们可以称之为“不可或缺”。大多数的科学家都过不了Deletion test,但是在2017年的诺贝尔生理学与医学奖获奖领域——调控昼夜节律(Circadian Rhythms)的分子机制,有两位未上榜的科学家Ron Konopka 和 Seymour Benzer可以真正称之为“不可或缺”的人物。


昼夜节律简介


地球上的生物,从最简单的细菌到人都有一个周期大约为24小时的周期性变化,即为昼夜节律,也称为近日节律(接近1天的意思,circa:大约;dian:天)。人体的清醒、睡眠、体温、认知、激素分泌、药物/能量代谢等各项生理生化活动都呈现昼夜节律。起初,人们认为昼夜节律仅仅是一个“日出日落”强制性导致的一个生命现象,但是,生长在全黑(或全亮)环境中的生物也呈现类似的昼夜节律,表明昼夜节律是一个内源性的生理现象。

研究史
❂ 最早的描述           

最早有关昼夜节律的描述是公元前4世纪亚历山大时期的一位船长Androsthenes ,其描述了罗望子树树叶运动呈现昼夜节律。而中国13世纪的医学著作“子午流注”最早描述人体昼夜节律变化(即按时辰规律进行不同穴位的针灸方法,认为人体中十二条经脉对应着每日的十二个时辰,不同的经脉中的气血会随着时辰的不断变化而的盛衰上面有涨落起伏)。


❂ 最早的内源性节律观察

最早观察到内源性的昼夜节律现象的是法国科学家Jean-Jacques d'Ortous de Mairan,他在1729年记录了含羞草叶片运动在全黑的环境中依然保持接近24小时的规律。1918年,Szymanski发现在全黑的环境中,动物的活动保持一个接近24小时的节律。


❂ 最早的分子机制探索

有关生物节律的分子机制的研究起始于Ron Konopka 和 Seymour Benzer。

Benzer的工作

Benzer于1947年获得了物理学的博士学位,并且被聘为美国普渡大学的物理学助理教授。但是出于对生命科学的热爱,Benzer加入加州理工大学Max Delbrück的实验室接受博士后训练,进行噬菌体遗传学研究。博士后训练之后,Benzer回到普渡大学,开创了一个新的遗传学技术—T4 rII噬菌体系统,并且提出基因的顺反子(Cistron)概念,其工作影响了同时代大批科学家,并且导致了后来三联体遗传密码子的发现。

1967年,Benzer回到加州理工,开始行为遗传学的研究。Benzer使用诱变剂诱导果蝇产生突变,然后筛选各种表型,包括昼夜节律和学习记忆等。1971年,Benzer 和他的学生Ron Konopka发现了第一个昼夜节律异常的突变果蝇,他们发现了三种不同的突变表型:没有节律,周期变短和周期变长的表型。他们发现三种表型都涉及同一个位于X染色体的基因,他们命名为Period基因(Per)。

当时,行为遗传学领域有两个针锋相对的理论,其中以 Jerry Hirsch为代表的一派认为行为学极为复杂,不可能用单个基因突变来解释,甚至写信给Benzer就职的加州理工大学,宣称其研究为伪科学(此处省略2000字,详情可查找饶毅教授的文章)。但是Per突变果蝇的发现,以及后来Per基因的克隆,明确地表示基因可以控制像昼夜节律这样复杂的行为学。Benzer一辈子一直在利用果蝇研究调控各种行为的遗传机制,在他2007年(85岁)去世之后,Cell还发表了他的最后一篇论文,有关4E-BP与长寿的关系。

Ron Konopka的悲剧


而Ron Konopka也成为这个故事里面最悲催的角色。Ron在斯坦福大学完成博士后训练之后,1974年成为加州理工大学的助理教授,但是他没有通过Tenure,之后他转到Clarkson大学,他的Tenure申请再一次被否决,1990年,Ron彻底退出学术界,在一个高中担任教师,直到2015年因为心脏病去世。


今年诺贝尔生理学与医学奖获奖者Rosbash教授在2015年Cell发表了Ron Konopka的讣告,称Ron Konopka 和 Seymour Benzer的工作是他们后来发现昼夜节律调节的分子机制的房角石(conerstone)。而Ron Konopka 和 Seymour Benzer是昼夜节律领域 “不可或缺”的人物。


原创声明

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详情联系:夏梦馨,微信号:AraleHsia



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