从DJ、种树人再到火星生命探索,新晋诺奖得主Gary Ruvkun教授的科学流浪者之旅

▎药明康德内容团队编辑

像是真正诺贝尔委员会打来的电话!”这是今年新晋诺贝尔生理学或医学奖得主Gary Ruvkun博士在收到获奖通知时的第一反应。过去,他的同事曾多次恶作剧假装颁发诺贝尔奖给他,但这一次是真的!


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▲Victor Ambros博士与Gary Ruvkun博士(图片来源:诺贝尔奖官方网站)


天文学的科学启蒙



Ruvkun的童年是在1960年代的美国度过的,那时首颗通信卫星Echo发射,缓缓穿过旧金山湾区的上空,点燃了小Ruvkun的科学梦想。童年时,他沉迷于观看水星和双子座火箭发射的直播,收到了天文望远镜作为礼物,还在公共图书馆中钻研天文学书籍。他的父亲是一名土木工程师,在培养Ruvkun对天文学的早期兴趣中扮演了重要角色,激发了他对自然界的持续好奇。

Ruvkun对无线电的热爱逐渐引发了他对电子学的兴趣,但在加州大学伯克利分校求学期间,他发现自己对物理学更感兴趣,并于1973年获得生物物理学学士学位。然而,刚毕业的他并没有对学术研究充满热情,反而对未来充满了不确定性。Ruvkun生活的城市被视为嬉皮运动的发源地,他在一个经济、社会和政治动荡的年代成长,许多同龄人选择研究社会弊端,能在科学领域完成学业的实属罕见。

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图片来源:123RF

本科毕业后“不务正业”



投身基因重组技术的革命浪潮



1976年,Ruvkun重返美国,开始了他的哈佛大学博士研究生涯。彼时,哈佛正处于基因重组技术革命的热潮中,Ruvkun毫不犹豫地投身其中。过去的植树工作和在发展中国家的旅行经历,也使他逐渐倾向于分子植物科学的研究。在Frederick Ausubel教授的指导下,他于1982年获得微生物遗传学博士学位,研究重点是如何敲除苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)中的固氮基因。由于当时科学家对根瘤菌这种“奇特微生物”的遗传机制远不如对大肠杆菌的了解,这是一项巨大的挑战。然而,Ruvkun研发的技术最终成功改变了多种细菌的基因,为他赢得了哈佛大学学者协会(Society of Fellows)的杰出青年研究员奖学金。

在随后的研究中,Ruvkun被“生命如何从一个受精卵发育为具有专门器官的生物体”这一重大问题所吸引,转向了发育生物学。他在哈佛生物物理学家、诺贝尔奖得主Walter Gilbert博士和麻省理工学院神经生物学家Robert Horvitz博士的实验室中进行了三年的博士后研究。在Horvitz博士的实验室中,Ruvkun第一次接触到未来将为他赢得诺贝尔奖的毫米级小生物线虫(C. elegans)。与同样获得今年诺贝尔奖的Victor Ambros博士合作,他们利用两种突变的线虫株检视基因调控在线虫发育中的作用。

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▲Ambros博士与Ruvkun博士使用线虫共同合作研究miRNA(图片来源:参考资料[4])


首次发表miRNA相关论文



1985年,Ruvkun被任命为哈佛大学的新任助理教授,并在波士顿的麻省总医院建立了自己的实验室,持续专注于线虫的发育遗传学研究。同时,Ambros也在哈佛大学建立了自己的实验室。1993年,两人共同合作在顶尖学术期刊《细胞》上首次发表了关于微RNA(miRNA)的论文,发现lin-4这种miRNA可以与其目标基因lin-14进行碱基配对结合,从而调控其翻译,而这种结合发生在折叠RNA中常见的环和突起上。然而,这一重大发现当时并未引起科学界的广泛关注,科学家普遍认为这只是线虫特有的基因调控机制,与其他动物和人类关系不大。

直到2000年,Ruvkun实验室识别出了第二个miRNA let-7。与lin-4不同的是,Ruvkun的研究团队证明let-7 miRNA的序列高度保守,存在于整个动物界。这篇论文引起了广泛关注,数十个实验室随后相继发现了不同的miRNA。如今,我们知道人类拥有超过一千种不同的miRNA基因,miRNA在多细胞生物中的基因调控作用被广泛认可,并已应用于临床肿瘤分型,发现与心脏病、病毒致病机制、神经功能与疾病调节,以及从全能干细胞向分化细胞转变等过程相关。

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▲miRNA let-7在许多动物中高度保守(图片来源:参考资料[4])


只想着拿终生教职...



当诺贝尔委员会采访Ruvkun,询问他和Ambros在发布首篇miRNA论文时是否意识到这是项“诺贝尔奖级”的发现时,Ruvkun却表示:“不不不,那时我们只觉得自己正在进行一些奇特而有趣的工作。我们当时只是年轻的教职员,只想确保能够顺利迈向职业生涯的下一个阶段。我们从未想过这会赢得诺贝尔奖,只是觉得这真的很有趣。”然而,随着他观察miRNA领域的蓬勃发展,他逐渐意识到miRNA这个领域的开启确实是一个可能获得奖项和认可的重大变革,尽管这个过程漫长,他对此感到无比欣喜,尤其是能够吸引杰出人才在这个领域进行研究,并与两三百人进行学术讨论更是让他倍感激动。

和学生“赌博”的亲民导师



在私底下,Ruvkun也是一位关心学生的亲切导师。马萨诸塞大学医学院教授、Ruvkun的前研究生Heidi Tissenbaum博士曾这样形容她的诺贝尔得主导师:“无论何时,你需要与他谈话,他的门总是敞开的。”在Tissenbaum研究生期间,请假三个月生孩子——这一在哈佛几乎前所未闻的事情时,Ruvkun给予了她极大的支持,甚至告诉她不用担心论文工作。此外,Ruvkun不仅对科学充满热情,激励着团队,还使实验室的氛围活泼。在实验室会议上,他总是与学生和博士后就理论和实验打赌。“人们提出各种想法,他会说,‘好吧,三美元的赌注,’”Tissenbaum回忆道。

科学的流浪者,持续探索火星生命



尽管Ruvkun因miRNA的重大发现赢得了无数奖项与荣誉,但他从未忘记过最初对天文学的好奇。除了在实验室工作外,Ruvkun还会在业余时间阅读天文学、地质学和行星科学的书籍,甚至曾启动一项“疯狂”的计划——利用聚合酶链反应(PCR)在火星上寻找生命。在哈佛火星项目中,Ruvkun与同事们设计了一种小型机器人PCR检测器,能够现场放大和测序任何存在于外星土壤中的DNA,希望借此检测火星土壤样本中的古代核糖体RNA基因序列,这些序列在地球上已知的所有生命形式中都是保守的。

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▲Ruvkun博士与其妻女在获得诺奖通知时的合影(图片来源:参考资料[2])


Ruvkun在接受《科学》杂志的采访时曾表示,像他这样的遗传学家之所以在科学上保持年轻,是因为会不断接触到新领域。他说,他从来不知道下一个实验会把他带到哪里,但这没关系。事实证明,科学研究与流浪者的生活并没有太大区别,“这就像是跳上一辆公交车,看看它会开往哪里。”

参考资料:

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