卡西塔斯湖的基因化石探索之路

■ 王熙章

若干年前，美國洛杉磯有一支小分隊(duì)經(jīng)常在卡西塔斯湖農(nóng)場進(jìn)行夜間搜捕老鼠的行動?？ㄎ魉购鲜蠓峭话?，上帝賜給這些老鼠一種特殊的基因。科學(xué)地說，通過千萬代的進(jìn)化和演變，使卡西塔斯湖老鼠獲得了抵抗致死性白血病病毒的能力。加德納爾正在利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段，深化他的老鼠免疫研究課題。

1968年，時任南加州大學(xué)病理學(xué)教授的加德納爾正潛心研究老鼠肺癌的生成和發(fā)展。他的研究工作引起了國家癌癥所主任休伯納爾的注意。休伯納爾當(dāng)時正在研究癌癥與病毒之間的聯(lián)系，現(xiàn)已查明這種病毒就是引發(fā)艾滋病的病毒HIV。應(yīng)休伯納爾的請求，加德納爾開始從動物園或家養(yǎng)動物的血液中搜索這種難以捉摸的病毒樣品，并很快發(fā)現(xiàn)了逆病毒。

除貓以外，加德納爾也跟蹤研究老鼠?？茖W(xué)家早已發(fā)現(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)室近親雜交，逆病毒確實(shí)會使老鼠染上癌癥。但是究竟這種病毒是否會使野外老鼠得癌癥呢？加德納爾觀察了老鼠從小到老的生命全過程，研究了垂死老鼠所攜帶的病毒，結(jié)果是除卡西塔斯湖老鼠外，其他地方的老鼠根本就不攜帶任何逆病毒。

令人驚訝的是，高達(dá)20%的卡西塔斯湖老鼠被逆病毒感染并進(jìn)而患有白血病。更為糟糕的是病鼠還伴發(fā)四肢癱瘓，往往在腫瘤惡化之前就死于癱瘓。加德納爾對健康老鼠進(jìn)行病毒注射實(shí)驗(yàn)，結(jié)果90%的注射老鼠都感染發(fā)病，癱瘓致死。加德納爾感到迷惑不解，面對這種致死性病毒的嚴(yán)重威脅，卡西塔斯湖老鼠為什么不但不會絕種，而且還越發(fā)興旺昌盛？難道另外80%的卡西塔斯湖老鼠通過遺傳獲得了天然抗病毒的能力？

20世紀(jì)70年代末，加德納爾就開始驗(yàn)證自己的假設(shè)。他讓卡西塔斯湖野生老鼠與已受感染的實(shí)驗(yàn)室老鼠進(jìn)行交配。結(jié)果表明，卡西塔斯湖野生老鼠確實(shí)把顯性基因遺傳給后代。加德納爾請奧伯里恩幫助找出遺傳顯性基因。奧伯里恩是位遺傳學(xué)家，他對進(jìn)化理論具有廣泛興趣，立即表示樂意提供幫助。如果能發(fā)現(xiàn)老鼠體內(nèi)的抗病基因，這將是對他的新進(jìn)化論觀點(diǎn)的極大支持。奧伯里恩認(rèn)為，在很久很久之前卡西塔斯湖老鼠的祖先就遭到與當(dāng)今逆病毒類似的病毒襲擊，通過千百萬代的遺傳，越來越多的卡西塔斯湖老鼠獲得了抵抗病毒的基因。

為了證實(shí)上述論斷，加德納爾和奧伯里恩成功地從卡西塔斯湖老鼠的DNA中發(fā)現(xiàn)了約束基因。奧伯里恩認(rèn)為，在古代卡西塔斯湖老鼠得傳染病期間，一定發(fā)生過許多有趣的事情。比如，入侵的逆病毒感覺到無力把基因輸入老鼠體內(nèi)細(xì)胞中時，病毒便集中起來，一起涌入細(xì)胞（通常情況下只有一個病毒基因進(jìn)入老鼠的DNA中，這種基因的功能就是為病毒制造蛋白質(zhì)外殼。但是由于其他病毒基因沒有進(jìn)入白細(xì)胞，那么繼續(xù)制造出的外殼沒有用處）。

對老鼠細(xì)胞來說，沒有病毒當(dāng)然是好事。很自然的，無病毒蛋白質(zhì)碎片便移向細(xì)胞表層，并向外突出，就像病毒細(xì)胞入侵時一樣，它們也附著在細(xì)胞表面的受體上?？茖W(xué)家認(rèn)識到，約束基因?qū)嶋H上是古代病毒入侵老鼠體內(nèi)所留下的痕跡，老鼠也因禍得福，獲得了免疫能力。加德納爾和奧伯里恩在思索：既然自然進(jìn)化會創(chuàng)造出如此有效的防病方法，那么人類為什么就不能創(chuàng)造出更好的防病辦法呢？加德納爾的合作者、分子生物學(xué)家莫里正打算把約束基因注入實(shí)驗(yàn)室老鼠體內(nèi)。他所使用的方法實(shí)際上是模仿古代自然產(chǎn)生約束基因的方法。莫里和加德納爾希望新生的“基因移植老鼠”能抵抗病毒性癌癥。

奧伯里恩在20世紀(jì)70年代就指出并通過科學(xué)研究證實(shí)，我們?nèi)梭w的DNA中就留有幾百種古代病毒感染的痕跡。從起源和特性來看，這種殘跡與老鼠的約束基因十分類似，但有一個重要的區(qū)別：即人體基因殘跡并不能抵抗病毒的入侵。

長期以來，科學(xué)家就在人體內(nèi)尋找類似于卡西塔斯湖老鼠體內(nèi)的那種逆病毒，但都沒有獲得成功。如果找到逆病毒，就有可能有約束基因。最近幾年，人們發(fā)現(xiàn)了引起艾滋病的HIV病毒，因此情況大有改觀。奧伯里恩正是在受HIV病毒感染的人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)HIV病毒對不同的人具有不同的作用效果。另外，從HIV感染到真正患艾滋病的發(fā)病時間長短也不一樣；得病后存活的時間也有差別。奧伯里恩希望能找到主宰人體抗病能力的基因，這種基因可以決定某人是否會受到感染以及發(fā)病的快慢。如果他們能從人體上發(fā)現(xiàn)可抵抗HIV的基因，哪怕只具有部分抵抗能力，那么就可以利用這種基因預(yù)防艾滋病。

當(dāng)加德納爾開始進(jìn)行夜間秘密捕鼠時，他并未預(yù)見到自己會走上研究人體抗艾滋病的研究道路。正如他所說的：“自從與奧伯里恩合作之后，我們便成為基因考古學(xué)家了?！?/p>