弗朗索瓦·雅各布(1920-2013)

吕吉尔/编译

弗朗索瓦·雅各布

法国著名细菌遗传学家、基因调控概念的开创者、“解放勋章”获得者弗朗索瓦·雅各布（Francois Jacob）于2013年4月19日在法国巴黎去世，享年92岁。1965年他与法国微生物学家安德烈·M·利沃夫（Andre M.Lwoff，1902-1994）和法国生化学家雅克·L·莫诺（Jacques L.Monod，1910-1976）因“有关酶素的遗传控制和病毒合成的发现”而共获诺贝尔生理学或医学奖。在1950年代,他们揭示出细胞是如何关闭基因方式的这一研究成果，使得人类理解生命如何利用基因组演奏出美丽的生命旋律迈出了关键的第一步。

据雅各布的妻子丽萨（Lise）回忆，1958年7月的某一天，雅各布在巴黎看电影时一时显得有些局促不安：一个想法在雅各布的脑子里突然形成。雅各布对丽萨说：“我觉得我刚才有了个重要的想法。”他俩于是走出电影院径直回家。 雅各布相信，正如他后来所写的那样，他领悟到了“那东西的本质”。他对基因如何协同合作使生命成为可能有了惊鸿一瞥，雅各布对这一时刻的到来盼望已久。

决心要理解“生命的内核”

雅各布出生于一个犹太裔法国家庭，二战时加入自由法国军队，战后开始了他的细胞生物学事业生涯。战前，他原计划成为一名外科医生，因纳粹德国侵占法国而不得不离开巴黎。他先在一家医疗公司供职，后加入同盟国在北非的战斗行列，在一次战斗中因炸弹爆炸严重伤及他的一只手，他的外科医生梦想因此成为泡影。

战争结束后，雅各布曾漫步在巴黎街头，不知道自己的生命还有什么价值。在一个抗生素实验室工作期间，雅各布陶醉于科学研究之中，他并非仅仅想要找到一种新药，决心要理解“生命的内核”。在获得医学博士和为一家开发新抗生素的公司工作一段时间后，1950年他接受了巴黎巴斯德研究所的一个职位，在阁楼上长期从事大肠杆菌等细菌、包括噬菌体——把DNA播种到细菌基因组里的病毒——的研究。后者可以在细菌基因组中长期潜伏，然后杀死寄主细胞。他还证实了mRNA的存在及其功用。

1958年，雅各布和莫诺合作研究细菌酶合成的调节，发现了“调节基因”(因它们控制其他基因的活性而得名)。他们还提出有某种RNA信息载体存在，这是一种DNA的部分复制品，可以把遗传信息携带到细胞其他部分。不过，最有名的是雅各布对大肠杆菌乳糖操纵子的研究——乳糖操纵子能够让细菌根据现有乳糖和葡萄糖的量控制乳糖消化酶的产生——并解释了细胞中的基因是如何被关闭和打开的。

当年雅各布跻身阁楼并没有特别的计划，最终他还是对一个重大生物学迷团的其中两项进行了深入研究：一是原噬菌体的研究，雅各布为此花了多年时间——即进入大肠杆菌寄主后消失的病毒，几代之后才重新现身——他与同事论证并演示了原噬菌体实际上是把其基因安插进了大肠杆菌的DNA中。实验揭示，原噬菌体始终如一地把自己插入大肠杆菌染色体上的某一个点（其基因被安插在寄主基因当中），然后它们会潜伏好几代的时间。

二是为什么基因时而制造蛋白质时而却不呢？为了消化一种特殊的乳糖，大肠杆菌需要产生合适的酶，即大肠杆菌需要一种叫做β-半乳糖苷酶的酶（这种酶可以把乳糖切成碎片）。雅各布的同事莫诺发现，如果给大肠杆菌喂食葡萄糖，前者只产生微量的β-半乳糖苷酶；如果添加乳糖，它仍然不产生大量的酶。只有在大肠杆菌把葡萄糖全部消化之后，它才真正开始产生β-半乳糖苷酶。

不再感到自己平庸无为

当时没有人对大肠杆菌基因或其原噬菌体时而静默、时而忙碌作出很好的解释。许多科学家设想，蛋白质的产生主要源自于细胞。他们提出，大肠杆菌实际上在源源不断地产出β-半乳糖苷酶，只是大肠杆菌在接触乳糖时，这些酶才改变自己的形状，并开始粉碎乳糖。

为了寻找真相，雅各布、莫诺及其同事们做了一系列实验，他们以有趣的方式分离出因突变而不能消化乳糖的大肠杆菌，这让科学家们认识到，大肠杆菌使用不止一个基因来消化乳糖，其中一个基因吸附在这些微生物的细胞膜上，即在能够吸收糖分的通道上编制了密码。

雅各布和莫诺发现，无论是否有乳糖需要消化，突变体始终能产出β-半乳糖苷酶和透性酶。科学家们由此推论，大肠杆菌所携带的阻遏子，通常会阻止β-半乳糖苷酶和透性酶基因的活性。

在巴黎电影院的黑暗中，雅各布突然的一个灵感，即阻遏子是一个蛋白，它牢牢吸附在大肠杆菌的DNA上，阻止蛋白质从β-半乳糖苷酶及其他参与进食乳糖的基因中产生。就如同是一个信号——类似一个开关——导致阻遏子关闭这些基因。

雅各布认为，另一个类似的阻遏子或许也会让这些原噬菌体基因保持静默。也许这些电路在所有生物身上普遍存在。他写道：“我不再感到自己平庸无为。”但当弗朗索瓦想要对妻子勾画出自己的想法时，他失望了。丽萨安慰他说：“你已经告诉我了，我早就知道了，不是吗?”