編譯 許林玉

劉易斯提出的位置信息理論在發(fā)育生物學(xué)這一領(lǐng)域的建設(shè)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

2021年1月28日，發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的杰出人物劉易斯·沃爾珀特（Lewis Wolpert）與世長辭，享年91歲。劉易斯提出了位置信息理論，用以解釋胚胎發(fā)育過程中模式的形成，他的工作在發(fā)育生物學(xué)這一領(lǐng)域的創(chuàng)立與發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

劉易斯1929年10月19日出生于南非約翰內(nèi)斯堡，曾就讀于南非威特沃特斯蘭德大學(xué)，主修土木工程，于1950年獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1953年，他離開南非前往以色列，又于1954年來到英國倫敦。在倫敦帝國理工學(xué)院獲得土質(zhì)力學(xué)碩士學(xué)位之后，劉易斯進(jìn)入倫敦國王學(xué)院攻讀博士學(xué)位，與生物學(xué)家詹姆斯·丹尼利（James Danielli）成為同學(xué)，一起研究海膽胚胎細(xì)胞分裂的機(jī)制。在位于瑞典克里斯汀堡的海洋站，劉易斯與胚胎學(xué)家特里格夫·古斯塔夫森（Trygve Gustafson）相識相知，他們的工作表明，通過少量的細(xì)胞特性便可解釋胚胎形狀經(jīng)歷復(fù)雜變化的原因。1960年，劉易斯被聘為倫敦國王學(xué)院的講師；1966年，他被任命為米德爾塞克斯醫(yī)院醫(yī)學(xué)院（該醫(yī)學(xué)院于1988年與倫敦大學(xué)學(xué)院合并）院長，并一直在該校工作至2004年退休。

20世紀(jì)60年代初，劉易斯致力于研究水螅（一種小型淡水動物）的再生。水螅胚胎和海膽胚胎都可以調(diào)節(jié)自身比例——如果一個部分被移除，整個模式就會在剩下的組織中以較小的規(guī)模進(jìn)行自我重組。劉易斯根據(jù)自己的工程專業(yè)背景提出了一個模型，認(rèn)為生物體內(nèi)部的位置由兩個固定邊界區(qū)之間的線性梯度指定。他指出，生物體（如頭、軀干和尾巴齊全的動物）的橫剖面圖與法國國旗的藍(lán)、白、紅具有相似之處。1966年，他在一個理論生物學(xué)研討會上首次提出了這一想法。之后，他對這一想法進(jìn)行了進(jìn)一步探索，并于1969年將研究成果發(fā)表在《理論生物學(xué)》期刊上。劉易斯的思想最初遭到了強(qiáng)烈反對，但分子生物學(xué)奠基人悉尼·布倫納（Sydney Brenner）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）鼓勵他堅持研究。

模式形成是控制胚胎空間組織的過程，這個過程將導(dǎo)致形成精確有序的分化細(xì)胞陣列。劉易斯提出，這一過程分為兩個截然不同的階段。首先，細(xì)胞被某種機(jī)制（例如，通過一種類似法國國旗色彩排列順序的機(jī)制）告知它們在胚胎中的位置；然后，它們根據(jù)遺傳結(jié)構(gòu)和發(fā)育歷史來“編譯”這個位置值，從而分化形成特定的細(xì)胞或組織類型。位置信息理論以一種預(yù)測性的全新方式，將以往研究者的各種觀點匯集起來。在那個發(fā)展生物學(xué)家主要關(guān)注基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制的時代，這一理論堪稱具有革命性。該理論應(yīng)用范圍廣泛，對發(fā)育的許多方面都做了詳細(xì)闡釋，包括對脊椎動物胚胎和無脊椎動物胚胎的橫剖面圖進(jìn)行規(guī)范。

20世紀(jì)90年代，劉易斯編寫了《發(fā)育原理》的教材，向讀者介紹相關(guān)概念。在劉易斯的實驗室里，氛圍總是令人歡欣鼓舞，這很大程度上是因為劉易斯本人對工作充滿熱忱。

劉易斯的興趣和影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域。他喜歡騎自行車、打網(wǎng)球，積極通過廣播和電視向英國的普通民眾宣傳科學(xué)。他還撰寫了數(shù)本科普書籍，其中最著名的是基于他本人的抑郁癥經(jīng)歷而創(chuàng)作的《惡性悲傷》。在《科學(xué)的非自然本質(zhì)》一書中，劉易斯認(rèn)為科學(xué)與藝術(shù)迥然不同，因為科學(xué)與世界的運作方式有關(guān)，而藝術(shù)則屬于個人創(chuàng)造。但我們想知道如果沒有他，發(fā)育生物學(xué)家是否還會將自己的研究領(lǐng)域與法國國旗相關(guān)聯(lián)。

資料來源Science

更正說明：《世界科學(xué)》2021年第5期第64頁文章標(biāo)題“喬治·卡拉瑟斯（1930—2020）”更正為“喬治·卡拉瑟斯（1939—2020）”。