乔治·比德尔
乔治·比德尔,全名乔治·韦尔斯·比德尔(George Wells Beadle,1903年10月22日-1989年6月9日),美国著名基因遗传学家,因发现基因的跳跃性而与爱德华·塔图姆共同获得1958年诺贝尔生理学或医学奖。比德尔的研究对遗传学领域产生了深远影响,特别是他与塔图姆合作提出的“一个基因-一个酶”假说。
人物经历
早年经历
乔治·比德尔是位生化学家,出生于内布拉斯加州的瓦胡,接受了瓦胡高中的教育。如果不是一位老师引导他走向科学并鼓励他进入内布拉斯加大学农学院,他可能会成为一名农民。1926年,他在内布拉斯加大学获得理学学士,随后在F.D.凯姆教授的指导下研究了一年杂交小麦。
工作经历
1927年,比德尔获得理学硕士学位,并在康奈尔大学担任助教,与R.A.艾默森教授和L.W.夏普教授一起研究玉米的格雷戈尔·孟德尔不同配对。在这项工作中,他于1931年获得了哲学博士学位。
1928年,全力以赴地在地里种植和收割玉米的比德尔,参加了由纽约植物园一名科学家多吉(B·O·Dodge)举办的讨论会,那时这位科学家正在用一种真菌——红色面包霉作遗传杂交实验,他观察到一些很有意思的分离现象。比德尔猜测这可能与托马斯·摩尔根的学生布里奇斯关于果蝇异型染色体交换(非同源染色体之间发生的基因交换)机制有关;在后来的研究中,比德尔并没有找到这两者间的确切联系,但红色面包霉却在他脑海中留下了深刻的印象。摩尔根曾接受多吉的劝说,让他的一位研究生全力研究这种真菌,而他自己却没有给予太大的关注,这项研究也没有太大的发现——这是1931年的事情,比德尔正在帕萨迪纳(加州理工学院)作他的博士后,他同当时的摩尔根一样,似乎对红色面包霉没有太大的兴趣,正全力研究果蝇遗传学。1941年,比德尔放弃了已经进行了两年的果蝇实验,同塔特姆合作,开始将红色面包霉(学名为链孢菌)作为研究对象。一般情况下,链孢菌在含有糖、少量维生素H(原为生物素)和无机盐的培养基中就能很好生长。在它生活周期的一定阶段,链孢菌会产生8个完全相同的孢子。比德尔和塔特姆在实验中用X射线照射链孢菌,他们发现有的孢子会出现突变,而某些突变影响了孢子利用基本物质合成有机化合物的能力。例如,有的孢子不能像正常的孢子那样产生特殊的氨基酸。比德尔和塔特姆在培养基中添加不同的物质,并观察它是否能使突变的孢子正常生长。根据实验结果,比德尔和塔特姆认为:所有生物体内的一切生物化学过程最终都由基因控制;这些过程都可细分为一系列化学反应;各个反应均以某种方式受单个基因的控制;单个基因的突变只能改变细胞进行某一化学反应的能力。总结以上观点,比德尔和塔特姆认为每个基因控制且仅控制一种酶的形成。这就是著名的“一个基因一种酶”的学说,该学说为遗传学家普遍接受。由于他们的开创性工作,比德尔和塔特姆与乔舒亚·莱德伯格分享了1958年的诺贝尔生理学及医学奖。
1931年,他获得了加州理工学院的奖学金,并在那里继续研究工作,直到1936年。在此期间,他继续他对印第安玉米的研究,并与西奥多修斯·多布任斯基教授、S.艾默森教授和阿尔弗雷德·斯图尔特万特教授合作,开始研究果蝇的交叉。
1935年,比德尔前往巴黎与鲍里斯·埃弗鲁西教授在生物物理化学研究所合作,开始研究果蝇眼色素的发育。后来转而研究了神经孢子菌的遗传学生物化学。这项工作使他和爱德华·劳里·塔图姆共同获得了1958年诺贝尔生理学或医学奖。
1946年,比德尔回到加州理工学院担任生物学教授兼生物学系主任,比德尔在玉米遗传学方面进行了一项重要的实验。他在几个实验室里培育了一系列玉蜀黍/玉米杂交种,然后将这些后代相互交配。他观察了第二代中父本表型的出现率。这些植物中绝大多数在特征上介于玉米和玉高粱米之间,但大约500个植株中有1个与父本玉米或父本玉蜀黍相同。根据孟德尔遗传学的数学计算,这表明玉蜀黍和玉米之间存在大约5或6个遗传位点的差异。这一证明非常有说服力,大多数科学家现在都同意玉蜀黍是玉米的野生祖先。在他的职业生涯中,比德尔获得了许多荣誉,包括多个大学的荣誉理学博士学位,以及美国艺术与科学院、美国公共卫生协会的拉斯克奖、戴尔奖、丹麦的埃米尔·克里斯蒂安·汉森奖、爱因斯坦科学纪念奖、美国癌症协会的国家奖和美国国家科学院的金伯遗传学奖等。他是多个学术学会的成员,包括美国国家科学院(并担任原子辐射遗传效应委员会主席)、遗传学会(1946年主席)、美国科学促进会(1955年主席)、美国癌症协会(科学顾问委员会主席)、伦敦皇家学会外籍会员、丹麦皇家科学院和美国哲学学会。乔治·比德尔中学位于内布拉斯加州米拉德,是米拉德公立学校区的一部分,以他的名字命名,它于2001年开办。内布拉斯加大学林肯分校的生物化学系所在的比德尔中心也以乔治·比德尔的名字命名。比德尔结过两次婚,他的第一任妻子生有一个儿子大卫,现居荷兰海牙。他的第二任妻子穆里尔·麦克卢尔(1915-1994)是一位知名作家,出生在加利福尼亚州。比德尔的主要爱好是攀岩、滑雪和园艺。他在内布拉斯加大学时是农舍联谊会的成员。
成就
比德尔早期进行农作物种子胚胎的研究,以后进行遗传生化学的研究。他在斯坦福大学任生物学教授期间,和塔特姆教授一起共同研究面包红霉菌的营养问题,发现其成长发育需要维生素,并且观察到某些红霉菌的突然变异需要维生素B1或B5,因而他将“一个基因一个酶”的概念应用于面包红霉菌,发现了基因能调节生物体内的化学反应。这一发现开创了遗传学的生化研究。