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在五十年代末期，分子生物学的基本轮廓已描绘清楚了。DNA除自身复制外，同时也通过基本上是用同样的分子键进行复制合成RNA（一种核酸，结构同DNA相似）。合成的RNA共有三种——它们全都介于DNA和蛋白质之间。其中只有一种RNA（信使RNA）包含了实际合成蛋白质的氨基酸排列次序的信息密码；其余两种（转运和核糖体RNA）是蛋白质合成物理过程结构的促进者。《生活》杂志用简洁的语言说，“DNA造RNA，RNA造蛋白质，而蛋白质造我们。” 现在只剩下一个重要的问题了。从一个受精卵中衍生出来的细胞怎么会彼此不同呢？推测起来，一开始它们都包含了同样的DNA。那么，不仅在形状上而且在实际功能上使得一个细胞专化，生产收缩蛋白和另外的消化酶的原因又是什么呢？很清楚，在任何一个特定的细胞中，虽然都有基因，但只有几个基因是被标识的。那么，打开一个基因而关上另一个基因的机制是什么呢？ 在整个五十年代，冷泉港是分子生物学家特别喜爱聚会的地方。巴巴拉·麦克林托克有充分的机会去听取涌现出来的新成果并分享那种普遍的激动。她倾听着，她观察着。但她保持着某种批判性的距离。基因可能不再是一个“符号”了，但对她来说，问题的核心依然是DNA与其余细胞的关系。DNA是重要的，但它并非全部。中心法则虽然说明了DNA是完全自主的，但却不能适当他说明调节过程中根本的分化。 麦克林托克的本职工作一再告诉她，遗传器比中心法则所规定的更不稳定、更灵活。除Ds-Ac体系之外，她详述了一个崭新的、在组织上更为精细和复杂的调节和控制体系。她管它叫做抑制-诱变体系（Spm）。象以前一样，两个控制因子位于可见的遗传性变异的来源处。第一个控制因子同第二个因子相互作用，能够产生对基因功能（例如色素沉淀）的抑制效应，或者有选择地诱使切除第二个控制因子。在后一种情况下，基因功能（在这儿，是色素）恢复了。第一个控制因子的两个功能（抑制器和诱变器）能够进行独立的突变，它表明它们是由分离的基因编码的。此外，诱变器不只是在切除第二个控制因子时处于中间状态，而且能够在这种“状态”下诱使可遗传性的改变。出现不同的“状态”表明它们本身全面色素沉淀处于不同的水平。而切除，则通过出现在籽粒底色中出现全然不同（经常又胖又圆）的色素沉淀的小圆点表达出来。至于Ds-Ac体系，可在染色体的几个标准位置而不是一个位置找到这些控制因子。又一次，由于它们具有“可移动性”，使得它们必然会被发现。一九五五年，麦克林托克在布鲁哈文专题讨论会上提出了这一体系的主要特征；一九五六年，在冷泉港专题讨论会上则作了更为广泛的叙述。她以下面的评论作为自己的总结： 控制因子似乎表明在高度结合的体系里起着控制基因作用的 核的存在。已知的两个因子体系的作用模式，使这一结合的一个 水平具有明显的轮廓，而其它的水平现在则尚在调查研究之中…… 而识别了……这两个因子体系，只表明能识别在染色体组内那些 因子的最低结合水平，这些因子是与作为一个整体的基因的修饰 直接有关的。 ……可移动性，使得有可能识别玉米染色体组里的控制因子， 但不可能在所有的情况下都作为区分（基因和控制）因子的可靠 标准。因为在某些情况下，它们发生的频率可能相当低，以致可 能很难发现它们。然而，……如果说在其它生物体内未能找到控 制因子的话，那实在是可惊诧的，因为在玉米里，它们的普遍性 现已确定了。 调节特异蛋白质生产率的机制是存在的，不光麦克林托克明白这一点，说实在的，每个人都很清楚，特别是研究活细胞对化学环境酶的适应的生化学家们。甚至大肠杆菌也表明它有能力适应它的生物化学产品，以反映在培养基内特殊的化学底物存在与否。细菌对环境生物化学适应性实在惊人，那现象大大地鼓励了——甚至在四十年代到五十年代后期一一那些继续敌视摩尔根-孟德尔遗传学的力量。 最使历史学家苦恼的科学发展的一个特征，就是观点上的巨大差异，而这些差异一旦出现，就会长期存在，直到重新一致为止。但困难不仅在于永远不可能完全一致，而且在实际上一致常常意味着特殊团体的一致。科学家组织了许多团体，这些团体常常随着研究课题、方法论、地区的不同而不同，在一定程度上也随着影响的不同而不同。科学本身象一部多声部的合唱，其中各声部从来不是一样的，但你所听到的这些声部中哪一部是主旋律，在很大程度上取决于你所处的位置。有时候，不管你站在哪里，一些主题显得主宰其他，但是总有一些角落你可以听到一些副旋律在不停地奏鸣着。 到了二十世纪中期，反对摩尔根-孟德尔遗传学的基本论点的，在美国已经绝无仅有了。但在俄国，在李森科的领导下，却对它进行了大力攻击。在某种程度上，这一“资产阶级”遗传学支持了达尔文的进化论；适应（或拉马克派）进化论所需要的则是一个不同的遗传学。分子生物学的成功，进一步促进了新达尔文派的发展。但在五十年代，分子遗传学在欧洲大陆不及在英国和美国流行。因此，当大部分美国的分子生物学家认为卢里亚和德尔巴吕克通过证明细菌自发性的突变，已经摧毁了拉马克主义这一最后的堡垒时，生物化学家依然全神贯注于适应现象，特别在法国，适应现象显然支持了李森科复活拉马克主义。 在第二次世界大战后的巴黎，科学已和政治爆炸性地混合在一起。群情振奋。以自觉同政治脱离而自豪的美国科学家，不能理解法国知识分子的生活竟然逐步政治化的情况。但在那时事情就是如此。在论争的中心，屹立着雅克·莫诺德。他是法国战时地下活动的一位英雄，一九四五年同共产党闹翻了，他也是一位典型的法国知识分子，他自称：“我坚持笔直的合乎逻辑的步伐，否则我会迷失方向”作为一个生物化学遗传学家，他同美国的分子生物学家的团体有很深的渊源。莫诺德坚决捍卫科学自主和逻辑的自主性。他使生物化学摆脱了目的论的语言；他通过个人战斗使生物学从李森科主义腐朽的影响下被拯救出来。作为第一步，他建议用“诱导”一词代替“适应”。在这之后，在整个五十年代，他始终献身于把生化调节的问题纳入分子生物学的轨道里。 到一九六0年，他成功了。那年秋天他同弗朗西斯·雅各布合作在《汇报》上发表了第一篇调节分子机理的论文。翌年，在英国发表了题为《蛋白质合成的遗传调节机理》的更为完整的论文。在这模式中雅各布和莫诺德提出：蛋白质的合成并非由结构基因按密码合成蛋白质的基因本身调节的，而是被其它两种基因——位于结构基因的附近的操纵基因，和在染色体中无处不在的调节基因调节的。调节基因按密码合成阻遏物（他们认为这阻遏物是RNA，但后来证明是蛋白质），阻遏物反过来又和操纵基因结合阻止结构基因的正常转录作用。但是由于细胞内存在着特殊的化学底物能与阻遏物结合起来，使之失去阻遏活性，不再能同操纵基因结合。结构基因的转录作用就不能再恢复了。莫诺德和雅各布把全部系统——结构基因、调节基因和操纵基因——叫做一个操纵子。在一九六一年的回顾总结中、他们写道： 化学的生理学和胚胎学的基本问题是了解为什么组织细胞并 不始终显示出基因组内全部潜在的固有性质的……调节基因和操 纵基因的发现、结构基因的调节活动被阻碍，表明基因组所包含 的不仅是一系列的蓝图，而且还包含了蛋白质合成协调的程序和 控制其执行的方法。 这项工作的成果是修改了中心法则，大大地扩大了它的范围，指令从DNA单向传向RNA，再传向蛋白质，在这一法则上增加了重要的反馈形式。但中心法则的基本特征依然保留了它的设想：“一旦信息进入蛋白质，它就不能再出来。”但现在，蛋白质或其它化学物质，至少能影响信息的流动率，从而调节了全部体系的功能。莫诺德和雅各布所提出的这一设想提供了在一个细胞内基因是怎样起作用的一个令人满意的分子模型。其结果是将生化遗传学的全部领域引入了分子生物学。 当巴巴拉·麦克林托克在《汇报》上看到莫诺德和雅各布的第一篇论文时，她非常高兴。他们对细菌体系的优美分析和她自己对玉米体系的研究十分相似。两者的共同点是对两个控制因子的识别：一个在结构基因附近，直接控制它的活动；另一个独立存在，通过它对第一个控制因子的影响，间接地控制了基因。事实上控制因子在其自身的体系里是可移动的，它们在最初被发现很可能是因为这个，但对于操纵这样一个控制体系则不是最关键的。实际上，在处于麦克林托克Spm体系控制之下的一个基因的位点，是同莫诺德和雅各布所谓的“操纵”基因相类似的。Spm因子本身是固定的——正象在细菌体系里一样。 最后，在她使她的知识让世界共享的努力经过十年的完全挫折之后，一个回声被传回来了。她对控制和调节的思想，同莫诺德工作的相似之处令人震惊。后者似乎恰好提供了足以削弱迄今为止她所面临的对抗所需要的那种独立的证据。现在她应该能把这一故事的其余部分讲下去并能得到倾听了。 她立即寄了一篇题为《玉米和细菌控制体系的比较》的论文给《美国自然科学家》。在这篇论文里，概括了Spm体系的基本特征，她总结说： 预期这样一个控制基因活动的基本机制，会在所有的生物内 进行操纵。在较高等的生物里，由于缺乏鉴定象这样一个控制体 系的方法，可能使得它们迟迟不能得到普遍的承认。虽然有很多遗 传学的和细胞学的证据，表明确实存在着控制体系。预期在较高等 的生物里发现的控制体系会显示出更为复杂的结合水平。 她还在冷泉港的大学研究班讨论会上提请注意那些相同之点。听众中有很多人是非常激动的，但使他们激动的却是莫诺德和雅各布的工作成果及其所表明的可能性。她原来以为接着将是接受她自己的研究成果，然而那却并未发生。玉米的控制日子依然被认为是不可理解的。 问题部分在于转座的意见依然难以理解。现在她是真正地惶惑了。为什么转座竟是如此的异端？在当时，生物学家已熟悉这一情况；病毒DNA很容易插入（并从那里释放出来）细菌的DNA内，常常携带细菌染色体的片断。在有些情况下，可在不止一个插入的位点鉴别出来。那么释放和插入的DNA片断为什么如此不同呢？认为一个发现有道理，而另一个发现却没有道理，麦克林托克认为这个问题本身就不合逻辑。是什么看不见的障碍使得转座不被人接受呢？ 麦克林托克的同事们的看法如此缺乏逻辑性，看来已不是第一次了。理由是什么呢？对于麦克林托克，这就是她所谓的“不言而喻的设想”——一种对模式无保留的信奉，它阻碍人们用新思想看待资料。这些不言而喻的设想，在什么是可以考虑的和什么是不能考虑的之间，不知不觉地硬划了一条线。他们甚至连逻辑上的荒谬也看不见了。“他们不知道自己被模式捆住了，而你无法向他们指出这一点……即使你努力这样去做也罢。”同年轻的科学家打交道，她觉得不困难。但她认为有太多的同事，老龄给他们带来了头脑的僵化。多年以来，他们阅读文献，听取研究班讨论会的报告，使得他们越来越难以意识到本身较为隐蔽的设想，而不愿听取新事物。而对新事物不熟悉使他们日益不会思考问题，人们忘了对资料的解释可以改变，忘记了理论和模式是往来不定的。麦克林托克认为，最大的危险是人们在自以为是的基础上试图解释一切。“这就是为什么模式从它第一次开始发表时，就使我觉得这样讨厌。”单纯出于感情，就把模式错当作是现实，她说，“中心法则就是其中之一。” 要解释所有的调节形式，只靠莫诺德和雅各布的操纵子理论还是远远不够的。“某些工作在研究细菌时可能需要，在研究较高级的生命体时，可能就不需要了。”麦克林托克指出：“真核生物是一大堆细胞组成的。在生物体的不同部分，没有两个细胞能够做同样的工作。困此，一定会有象从细菌中所得到的那种截然不同的控制基因。细菌是高度进化的生命体，它们的操纵子是头等的——非常的经济。（但）在较高级的生物体里我们用不着那么经济。” 分子生物学家对真核生物一概不考虑。“他们不去探索这些细胞在进化中经历了些什么。”按照麦克林托克的说法，“生物体能干各种各样的事；它们能干奇异的事。它们干了我们干的所有的事。它们干得更好、更有效率、更加不可思议……。试图把所有的事都塞进一条法则里去反而使它起不了作用。……根本就没有这样的一种能符合所有情况的中心法则。事实证明，任何机制只要你能想得出来，你就可以找到它——即使那是一种最异乎寻常的想法也罢。任何事情……即使没有大的意义，它实实在在地存在着……因此，如果材料告诉你，‘那可能是这个’，又是那个。不要把它搁在一边，说它是一个例外、一个畸变、一种沾染物……它就是一直在发生着的，而它又提供了那么多有用的线索。” 研究人员在每个领域所遇到的挑战，就是要打破不言而喻的设想的神秘束缚。这样，他们就能让实验的结果自行发言。麦克林托克说：“我认为大部分工作是因为人们要把一个答案强加上去才做的。他们已经有了答案，他们（知道）想要材料去说明什么。”当材料告诉他们别的什么时，“他们不是去承认它，或者说，他们认为那是一个错误，就把它扔掉……但愿事情象材料向你说明的那样该多好。” 分子生物学家甚至比“倾听材料”更不愿意听麦克林托克的。他们从自己实验所得的信息就成了他们的模式，而模式的大厦是以压倒之势成功的。麦克林托克可能以为她同生物学的现实是紧密地接触着的，但她的许多在冷泉港的同事们却认为，她好象是日益脱离了接触似的。墨守于老式的概念、个人的偏执这一陈规。他们越来越认为，她的洞察力似乎不属于科学。她好象乐于信奉她的异端地位或至少以此为乐趣。在私底下，她对佛教思想保持严肃的兴趣。正如艾德里安·西比最近评论的那样，“如果其他的科学家都拒绝存在UFO（不明飞行物）的想法，麦克林托克可能会不作决定，直到她能够证实或者反驳它们的存在为止。” 一九六0年，她在研究班讨论会上的发言，是她在冷泉港向她的同事们为解释她的工作而作的最后尝试。她认为她尽了最大的努力。时间过去了，她继续她的研究工作——跟平素一样工作乃是一种可靠的安慰和支持的源泉。她从自己的了解中而不是从她的同事们那里得到报偿。 正象她长久以来就发现的那样，如果一个人足够小心地仔细观察的话，一个简单的生物就会向他揭示自己的秘密。它会告诉你许多个而不只是一个调节基因表达的机制——正是在需要时，机制能使它的细胞生产其所需要生产的东西。它是一种精巧异常的平衡计时表，能够重新调整其所需要调整的。有些机制涉及大量的基因重组；有些机制只调整基因表达而不改变DNA的组成。虽然她不能提供有关这些事件的任何分子解释，但是她能够清楚地看到它们的影响。毫无问题，它们都是在发生着的。问题是要说服别人，这却是她所办不到的。 如果过去她因为自己的观点而感到孤立的话，那么现在她的孤立有了新的发展。分子生物学的成功给生物学带来了前所未有的想象，这一想象，把简单模式的力量摆在了用来说明生命现象的复杂性的高度上。而现象没有能够对抗这一说明的余地。分子生物学家是生命科学家新的一代：年轻、不虔诚、而且具有压倒之势的自信。他们把生物学转变为他们所认为的真正的科学——这一种科学比最热忱的实验学家所可能想象的更象物理学。 直到十九世纪末，生物学一直主要地是一门观察的科学；生物学家通过用文件记录和描述的方法试着抓住自然的奥秘，那已不同于先前的解释了。二十世纪早期，生物学转变为实验的科学。但许多研究人员仍然信奉生物体的完整性，保留着对自然丰富多采变化的虔诚。直到分子生物学的出现才发生了同早期的传统作最后决裂的情况。长期存在着的把生物作为整体和组成它们的理化作用的紧张关系，最后终于解除了。现在终于可以把生物学看作分子力学的科学，它不再是有生命的生物甚至“有生命的机器”的科学了。老资格的科学家如麦克林托克依然承担了探讨生命固有奥秘复杂性的任务，但他们只能指望退让。新的一代创造了一门新的生物学。 现在，麦克林托克在冷泉港肯定是少数派，她知道唯一的选择是退却，进一步地撤退。幸运的是，在五十年代末，突然出现了一个新的选择。那是以国家科学院请柬的形式到来的——一份请柬，使她不止从一个方面远远地离开了她的调节和控制的研究课题。我们考虑，只能很简单他说一说这段迂回曲折的故事。 国家科学院已经发现了一种对南部地区上生土长的玉米的严重威胁。在农业上，由于玉米种植发展得很快，如果不采集和保存籽粒的话，土生土长的系将会很快地消失，于是成立了一个委员会。他们问麦克林托克是否能够帮助训练所需的本地的细胞学家去实施那项计划。她立即同意了——主要出于责任感，但或许是想离开。那意味着一次休假，一次旅行（她很快就能流利地说西班牙语了），并很快地被证明那是一次对一系列新问题进行创造性思考的机会。由于研究了特殊染色体型的地理分布，她不久就开始再次识别这些玉米的模式。通过这些玉米模式，她认识到有可能追踪美国人民迁居和交易的模式，也就是说，通过重建玉米作物的生物学史，可以重建人类的迁移史。关键之点在于，玉米不象其它的谷物，它只在有人居住的地方生长。因为玉米种子是紧紧地包在壳里的，这种作物的繁殖全要依赖人类插手。所以，当麦克林托克看到染色体结构的变异属于一个地理型而反映了连续的杂交循环时，她知道人类学者对这一资料是有巨大的兴趣的。 从一九五八年到一九六0年，她在美国中南部消磨了两个冬天。她把其余的数据留给她的同事去收集。她自己的总结报告，就是她十多年之久研究的结果，直到一九七八年才发表。与此同时，她决心顽强地继续她的转座研究。她说：“我知道我是对的。”一九六五年，她作了第四次尝试：在布鲁克黑文讨论会上描述她的发现，但毫无结果。在此期间，生物学界给她送来了新的荣誉——一九六五年康乃尔大学任命她为安德鲁·怀德无任所教授（一项不住在工作地点的任命）；一九六七年国家科学院挑选她为金伯遗传学获奖者；一九七0年她接受国家勋章——这一切给了她一些鼓励，但不能使她得到安慰，因为她的最重要的发现被拒绝了。最后，在七十年代中期到末期，当分子生物学的面目变为极度复杂时，她从玉米籽粒中所看到的模式，才开始被其他人看到。 生命的奇迹在于，尽管我们生活在周围的世界里，现实却继续使我们惊诧。科学的美好在于，尽管有不言而喻的设想，它还是会使人感到惊诧。从六十年代中期起——开始十分缓慢，但最后，无可置疑地——就在分子生物学家所研究的生物体内一些新的实验发现，开始削弱了他们对基因组的稳定性的自信心。无疑地，生物体异常精确地进行自身的再生产。怔据不断地增加，它使得对基因重排的环境，有了广泛的认识。 鉴于对中心法则普遍寄予信心，它本身从分子生物学中冲出来这一事实，看来是有些令人惊诧的。但与此同时，要想象情况不是那样的，同样也很困难。从经典遗传学过渡到分子遗传学的过程中，使证据服从于结构的这一想法已完全改变了。如果分子生物学家从他们自己的方法论中在某种程度上获得了信心的话，他们对他们前辈的实验工作相应地缺乏了解，看来他们不言而喻的设想会不可避免地向他们自己的地盘提出有效的挑战。 这一新事物某些部分的第一个迹象孤零地看来并非很激进，但是由于它削弱了转导和转座的差别，它为后来的挑战开了路，转导是个大家都知道的现象，在这现象中证实噬菌体有能力从一个细菌染色体携带遗传材料的片断到另一个细菌染色体。它同转座的不同在于噬菌体插入的座位不同。因而，有可能插入细菌的基因或造成缺失，这表明转座是唯一受限制和固定的。但A.L.泰勒在一九六三年发表的未引起人们注意的论文里，已经说明有某种噬菌体，名为mm,能够把自己插入细菌染色体的大量座位中，甚至很可能是随机的。这意味着，mm从一个细菌移到另一个细菌；或在同一个染色体里，从一个座位移到另一个座位，mm能够起一种引导遗传“转座”动因的作用，虽然泰勒自己并没有管它叫那个。mm这个词是几年之后才使用的。尽管没有明确提及麦克林托克，乔纳森.贝克威思、伊桑·赛纳和沃尔夫冈·泼斯但一九六六年在一份报告中，曾经提到涉及“F因子”（一种类病毒出于在细菌细胞内自发地复制）类似的现象。 下一步更为惊人。到六十年代末期，生物学家们在一些实验室里勤奋工作，试图了解发生在大肠杆菌操纵子里的一种新突变。这些突变似乎构成了全部自发突变的大部分，在许多方面是异乎寻常的。首先，它们不但使突变基因不起作用，而且对基因产生了（或者，至少在某一情况下促进了）强烈的抑制作用，使之从这一受影响的基因移向其它基因。其次，它们能够自发地回复，但不能对已知的诱变因素作出反应的这一事实，使人想到，这是由于某些染色体发生了畸变。很快发现它们是由于一小段特定的DNA片段插入（插入顺序）一个结构基因或调节基因所引起的。这些插入顺序并非象噬菌体那样是外来的，而是从细菌染色体上的某处置换出来的物质。它们插入标志着一个突变的某个基因，对其进行切割即可造成回复。切割常是准确的，它导致正常基因作用的恢复。但偶尔切割不准确。插入因子常带走一些邻近的遗传物质。这样它们就能够携带新的遗传物质到一个新的位置，正向或反向插入。通过这一机制，插入因子能够造成染色体缺失、移位和倒位——总之，正是麦克林托克已经识别的那种遗传重排，这是由玉米转座所产生的。插入因子的作用过去是（现在依然是）不清楚的，但自从第一次识别出插入因子之后，就清楚它们是可以控制基因开关的。因此，看来它们可能同调节和控制现象有关。 在鉴定插入顺序后不久，发生了一个甚至更戏剧性的情况：在沙尔门氏菌细菌中发现了基因的流动性，这一次是直接与药物有关的。如所周知，有时表现细菌抗药性的基因是能以惊人的速率传开的。在七十年代中期，它们迅速扩散的情况是通过它们在染色体的流动性而发现的。通常把位于一个染色体外的DNA的断片称为质粒，这些基因在噬菌体的背部移动。由于这，才第一次观察到了它们。那可能仅被看作是转导的一个例子（同在mm中所发现的相似），但不久即被证实为噬菌体独立进行的一种现象。抗药性的基因，无论单个的或成群的，看来是随意移动的：从质粒到噬菌体；从噬菌体到细菌染色体；从染色体上的一个位置到另一个位置，再从那儿到另一噬菌体。那使得它流到了另一个细菌上。分子分析表明携带抗药性密码的基因插入了带有独特结构的因子，这使人联想到可能是一个机制来控制它们的流动性的。对两端的基因进行约束的DNA的顺序的特征，是能够反复地相互转化（或有时反复地直接转化），通过同源的碱基对，它们能够互相结合，从而形成一个独特的干和环的结构，这一结构在电子显微镜下现在已看到了。事实上，正是由于观察到这些结构，因子两端重复顺序才得到了证明。最后，整个因子被称为转座子。 插入因子、抗药性基因和噬菌体mm有一个共同的基本特征：在不能正常重组时，它们能自行插入细菌染色体中，而且在这个过程中不留痕迹。在所有三种情况下，其结果都是遗传重排。调查研究这些因子的分子结构，可迅速揭示更多的共同点。已发现约束抗药性基因的DNA顺序是极为相似的，在有些情况，同约束插入顺序的DNA顺序相同。因此，似乎有理由设想插入顺序。在细菌染色体上有多份的复制品，它们可能作为基因整合的座位，这些座位在几段同源的DNA的两边。甚至还表明它们构成了“染色体调制结构的接合处。”反复约束转座子端点的关键性作用，因发现一对mm噬菌体能自行附于一段细菌DNA相对的两端，摹拟同样的结构和同样的作用，而进一步得到证实。这一进展的含义是明显可见的——在抗药性基因中也许情况尤甚，允许这许多灵活性和这样易于传播的一种机制，对生物的进化是很有利的。这件事甚至在几年以前看来还难以想象，但现在却是合乎逻辑的。假如细菌在环境压力下，被迫作了如此快速的改变，那么很可能有那么一个机制：它能大大地增加细菌的适应性。 当时，可移动遗传因子（或有时被称为“跳跃基因”）已引起了普遍的激动。但细菌转座的论文并没有提供足以维护麦克林托克所发现的玉米转座因子的证明。令人啼笑皆非的是，一旦转座现象在较低等的生物中牢固地确立了，问题就转为：在较高级的生物中会产生转座吗？彼得·斯塔林格和海因茨·萨德勒是第一个（早在一九七三年）描述插入顺序（IS）和麦克林托克的工作的，但直到一九七六年，他们才取得了成果。那年，在冷泉港“DNA插入因子、质粒和游离基因”专题讨论会上，明确地承认用麦克林托克的术语“转座因子”来说明所有“能够插入基因组的几个座位DNA的断片。”会议记事在一年后印行。虽然在这以后，还是没有人能十分肯定。最热心鼓吹细菌和玉米相似之点的萨德勒本人写道： 不管在染色体和质粒的进化中IS的作用如何，值得注意的 是在诸如玉米、果蝇和其它真核的生物上也可看到这一形式上相 似的因子，究竟这些真核的组成成分同已知的原核生物的IS因子 起源有无任何关系尚有待推测。 踌躇的理由是多方面的。其一，对这一工作分子方面的调查研究，使得这一类推难以成立。细菌的转座是通过插入因子的结构特征来识别的。麦克林托克的工作则是全部基于对它们机能的推断。因此，如果不能识别玉米因子的结构特征的话，就不可能对细菌和玉米的相似性具有信心。此外，分子遗传学家对玉米遗传的错综复杂仍然一无所知，麦克林托克的论点对他们来说是无法接受的。一九七七年，帕特里夏·尼维斯和海因茨·萨德勒迈出了一大步。他们在通晓麦克林托克体系细则的基础上发表了精心推理的论文，利用细菌和玉米现象的相似性，提出了真核控制因子的分子模型，并因此使他们的同事们向玉米靠近了。 两个体系之间的最大区别可能依然存在，对它们的功能还得作一些了解。玉米转座的主要意义在于它的调节功能。麦克林托克管她的转座因子叫“控制因子”。因为它们所起的是调节自己的和邻近基因功能的作用。她揭示了它们具有调节遗传作用的精确时间的能力——它们是按照一张时间表进行的。这张时间表部分由控制因子出现的数量决定。细菌转座并不是难以捉摸的。插入因子可能打开和关闭基因，但甚至在这以后，它的作用仍由它们插入的方向来决定，它们只是通过参加破坏遗传顺序的正常机能而起作用的，这一看法毋庸置喙。 在细菌中所发现的最接近“控制因子成分”的因子可能是沙尔门氏菌的“来回转向”开关。早就知道这种细菌能交替产生两种细菌鞭毛。一九七八年，这个使得产生从一个到另一个改变的开关，作为能周期性地改换它的方向的特殊的顺序，被识别出来。在一个方向上，开关“打开”，产生了一种鞭毛；在另一个方向上，开关“关闭”，产生了另一种鞭毛。但甚至有了这样惹人注目的调节例子，也不能从对细菌的研究中推断出任何有意义的发展。大多数研究人员依然怀疑任何形式的转座能否这样来归结。总之，转座基本上被看作一种异常的现象——它在进化上可能举足轻重，但决没有想到它会同组织的发育有牵连。 没有人比麦克林托克自己更清楚她和她同行们之间的区别了。在某种程度上，区别反映了她自己和他们对遗传学的兴趣不一致。她主要的兴趣在于机能和组织，而他们主要的兴趣在于机制。但同时，那部分反映了所研究的生物的区别。细菌如大肠杆菌和沙尔门氏菌没有发育周期，而较高等的生物是有发育周期的。因此，直到生物学家开始注意到真核系统，并在其中发现同样的现象，转座的重要意义才被人们所认识，那就不足为奇了。 虽然，梅尔文·格林早已报道了与果蝇的发育有关的转座证据，酵母是因展示这样的作用而引起广泛注意的第一种较高等的生物。与性的补体作用相对应的两个不同的发育阶段，表明是从两个基因中的一个物理插入第三个位点（交配位点）而造成的，是由基因组上不同的位置造成的。在最近几年里，杰拉尔德·芬克和他的合作者所进行的研究，表明酵母和玉米是非常相似的：它们在某一位点上不稳定的突变体是控制氨基酸组氨酸的合成的。芬克体系和麦克林托克称为Spm的体系（起抑制-诱变作用）是如此全面的相似，使得芬克在他自己的体系里采用了和麦克林托克体系同样的名称。在玉米里，Spm体系有两个因子：第一个（“接受器”）插入或靠近一个基因，引起一个突变表型；第二个（“调节器”），一般远离上述基因，控制和调节第一个因子的活动。调节因子同时控制两者，第一个因子抑制（或增强）在调节因子或者附近基因的作用（抑制活动），也抑制第一个因子（增变活动）的切除频率。酵母Spm体系是同样类型的，但芬克很小心地补充说，名称相同，并不表明机制也相同。 在进化的梯级上稍微升高了上步，研究人员在果蝇中已发现了更多的“跳跃基因”，其中有一些看来与发育直接有关。在一群名为复胸复合物的基因里（因它控制昆虫节体的发育而命名）转座已被鉴定具有大量潜在突变的机制，这戏剧性地影响着果蝇的形态学。一种遗传因子从一个座位移到另一个座位能够引起发育指令的改变而形成这样的情况：譬如说，多了一条腿少了一个翅膀，或形成其它突变，多了一个翅膀少了一个复眼。这样，几乎所有与转座联在一起的发育现象都不正常了（玉米的情况也如此）。有些生物学家便开始思考，遗传重排同样是正常的真核生物的发育特征。支持这观点的最有力的证明可能来自对哺乳动物细胞抗体的研究。在许多实验室里，研究人员已经证实过，多种多样抗体分子群体的增殖取决于在发育过程中常规发生的遗传重排。在一篇回顾最新证据的论文中，詹姆斯·夏皮罗写道： 无须赘述，细胞分裂同调节事件有联系，但我们对这一问题 的了解实际上等于零，然而现在已清楚那种联系是确实存在的。 在玉米籽粒里流动的遗传因子控制着那些异乎寻常的模式，这可 能是典型的正常发育程序，而不再是例外情况了。 夏皮罗接着又写了另一篇论文。其主要论点之一是强调“麦克林托克及其他研究经典细胞遗传学的，一定要建立基本的背景情况。这样才能从阐明分析DNA顺序和染色体精细结构工艺进展中得到大量数据。” 麦克林托克从这些支持中得到了鼓励。在最近几年她对她所看到的在转座中所包含的东西更加直言不讳了。一九七八年，她递交给斯塔德勒专题座谈会的题为《迅速重组基因组的机制》的一篇论文，越出了发育的控制和调节这一研究课题，而讨论更普遍出现的重组基因组的固有机制问题。这机制在内部和外面的压力下发挥作用。她回顾了对损伤性的压力作出反应的特定机制的证据。这种压力“能够提供有秩序地操纵基因控制体系的新组成的基因组，同时仍旧保留了那些再次对压力作出反应的因子。”这一演化所包含的东西是很大量的，虽然有些还不清楚。但正如一九八0年她在一篇论文中所总结的那样： 毫无疑问，有许多但并非全部生物的基因组是脆弱的，而激 烈的改变可能以很快的速率发生。这些能导致新的基因组成，使 基因表达的类型和时间控制发生改变……由于重组基因组的类型 是由这样的、已知是没有限制的因子所引起的，它们的大量释放， 继之又稳定下来，就能导致形成新种甚至新属。 麦克林托克对转座研究的意义已得到了人们的公认。但对她的想象力的更为激进的对抗依然既深又广；许多生物学家把它们当作纯属（如果尚没有失去控制）投机。这样巨大的对传统观念的挑战需要比它们所感觉到的更多的证据。麦克林托克本人对转座的发展顺序的证据，直到今天也只有很少的人懂得。至于她的关于对压力所作的遗传反应固有机制的论点，懂得的人就更少了。继续有一些人贬低她、取笑她。对他们来说，“麦克林托克主义者”成为不科学的代名词。 尽管如此，甚至怀疑论者也必须承认：基因组不是一个静态的实体，而是一个处于动态平衡状态中的复杂结构。转座因子——全都有同样的结构组织——是高等和低等生物所共有的一种特征。它们既非无定局也不是孤立的现象。正如加利福尼亚大学的梅尔文·格林在戴维斯所说的，“它们无处不在，在细菌里、在酵母里、在果蝇和植物里。很可能甚至在小鼠和人身上。”但是，正因为它们包括了遗传机制、发育和进化等内容，所以依然是一个不断争论的题目。较保守的思想家们把它们当作一种有趣的、甚至是令人惊奇的新的机制，应该归到关于细胞机制的基本组成的科题中，而不应该是对DNA自主性或首要地位的根本挑战。确实，转座允许比过去所想的更为迅速的进化，但对他们，遗传改变依然是偶然的，中心法则和自然选择的理论依然基本上原封未动。这些思想家们对转座的主要兴趣，在于它的机制。它的发生并不包含生物学思想发生革命的意思。其他人，尽管——那人数在增加——已看到在染色体的动态性质和原先的静态看法之间出现了矛盾，但还没有人能彻底解决这一矛盾。是否有必要重新考虑基因组内部的关系，探索内部反馈能产生有计划的改变的状况呢？或者是否有必要重新考虑基因组和环境之间的关系，探索DNA能从中反映环境的影响的状况呢？抑或两者都需加以考虑呢？ 毫无问题，遗传器是遗传信息基本稳定性的保证。同样毫无问题的是，它是一个具有比早先所想的更为复杂反馈形式的较复杂的体系。未来或者会显示，它的内部的复杂性有如能够使它不仅为生物的生长周期编制程序，能精确地世代进行复制，而且在环境压力足够大时又自行重新进行复制——从而产生从生物的经验得来的“学习”效应。这一图画确实可能是够激进的，而且与麦克林托克的想象力十分酷似：它将包含遗传变异的新概念；那既非随机又非有意的——而这一对进化的理解，超越了拉马克和达尔文。 |
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