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吴瑞先生:DNA测序之父

发布时间:2015-08-12作者:薛宇

导读:

吴瑞先生,1928年8月14日出生于北京,后来在美国读书的时候,由于语言问题听不懂报告,所以付出了比“一般人”更多的努力。后来1964年,受到RobertHolley的RNA测序、Sanger的蛋白质测序,噬菌体三主教Max Delbrück, AlfredHersheyArthurKornberg等影响,决心攻克DNA测序的难关,6年后取得成功,并直接的开创了一个波澜壮阔的新时代:基因组时代。


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第一次知道吴瑞先生(图一)的名字,是看了饶毅老师写的博文《君子爱“生”得之有道》,这篇博文后来收录在《饶议科学I》里,过年期间又读过一遍。其中有一句写的很有意思:“1971年吴瑞的引物延伸,是测序的一个关键步骤,给奖是可以的”。看到这儿我笑晕了:这都哪儿跟哪儿啊?所有课本上讲的都是Sanger测序法,所以显然是Sanger的贡献最大,况且诺奖都发了,还争这个有意思吗?另外,中国的语言历来有内涵,一般来说,“可以资助”的意思就是“不可以资助”,所以饶老师写博客为华人挣功劳的心意是挺好的,但显然不符合事实,对吧?咱读这篇文章的时候就是这么想的。


一般来说,大家认为吴先生的贡献主要有三个:第一,搞CUSBEA,这样当年很多中国杰出的学生有机会去国外读研究生,获得成功并成为当代的学术精英;第二,是所谓的“植物遗传工程之父”,看起来很炫的一个研究方向;第三,培养了个很牛的学生,Jack Szostak,2009年因为端粒方面的研究拿了诺奖。我没讲错?那问题在于,这些评价合适吗?首先咱说搞CUSBEA这事儿,反正我没经历过CUSBEA,并且我大学毕业那会儿,大家一般都是自费申请出国留学,当然现在国内和国外交流的多,公派和自费都有,所以CUSBEA既然是个特殊历史时期的特殊历史事件,这事儿当代年轻人也基本都没有经历过,至于一帮功成名就的大牌们在玩儿中年情怀,挥斥一下方遒,咱有空那就看看景儿得了,反正过去就过去了也没人再关心这事儿。所以,很抱歉,玩儿情怀这事儿除了暂时性的鼓励一下CUSBEA同学们的忆苦思甜之外,基本上是不可能获得年轻人的共鸣。再者来说,吴先生搞CUSBEA,那也与他的学术无关,属于科研和社会服务方面的贡献。其次,吴先生培养了个拿诺奖的学生,最多也只能说明吴先生教学搞的不错,但没准儿人家小伙儿本来就是个聪明人儿,不在吴先生实验室没准儿也照样拿奖,所以学生拿诺奖这事儿不错,但也不能算啥。最后,吴先生一般被称为“遗传工程之父之一”,或者“植物遗传工程之父”。抱歉哦,咱基本不做植物,所以毫无任何感觉,而且遗传工程显然是先在动物里做做,吴先生不过是搬到植物学研究里,也没啥贡献是吧?并且,吴先生也没有什么不得了的荣誉,也不是美国科学院院士,所以是不是据此可以判断吴先生在科研方面的没有突出的贡献?


当然你要真这么想,那你就错了,并且本篇也没得写了。之所以写本篇的原因,是因为本学期我要给本科生上《生物信息学》这门课,之前的内容有点儿老了,所以想讲讲第二代测序方面的数据分析。网上查了之后发现基因组所的于军老师等人翻译了一本《第二代测序信息处理》,应该是这方面第一本也是目前唯一一本教科书,于是买了回来看。第一段话我才读一半,就已经暴跳如雷了:翻的啥啊?上来就说1971年吴瑞先生发表过类似Sanger法的测序方法。这有问题啊,地球人都知道Sanger于1975年在Journal of Molecular Biology上发表“A rapid methodfor determining sequences in DNA by primed synthesis with DNA polymerase.”,1977年Gilbert等人在PNAS上发表“A new method for sequencing DNA”建立化学裂解法,同年SangerPNAS上发表“DNA sequencing with chain-terminating inhibitors”,改进了之前的方法,从而确立了DNA测序的主流方法Sanger法。所以在DNA测序方面,吴先生有啥贡献?怀疑是不是中文版翻译错了,因此咱专门买了本英文原版(图二)。




看上去老外没有开玩笑,因此咱专门查了一下文献,可以肯定的是:第一,吴先生提出了第一个DNA测序方法;第二,从1968年至1972年这几年的时间里,吴先生在DNA测序方面至少有9篇,花了这么长的时间,发了这么多文章,你不会真的认为吴先生就是做着玩儿的吧?此外,1973年吴先生继续发了3篇,1974年发了7篇,所以在Sanger1975年开始做测序的时候,吴先生已经发表了至少19篇论文!第四,吴先生1968年的第一篇论文只测定了DNA的碱基组成,没有测定顺序,但1970年这篇文章已经是正儿八经测定了DNA的序列。所以老外这本书写的也是有问题,第一个既测定DNA碱基组成又测定出顺序的,是吴先生1970年的论文。


吴瑞先生1968~1972年关于DNA测序的论文列表:


1.Wu R,Kaiser AD. Structure andbase sequence in the cohesive ends of bacteriophage lambda DNA. J Mol Biol.1968 Aug 14;35(3):523-37. (仅测定组成而没有顺序)


2. Wu R. Nucleotide sequence analysisof DNA. I. Partial sequence of the cohesive ends of bacteriophage lambda and186 DNA. J Mol Biol. 1970 Aug;51(3):501-21. (测定DNA序列的第一个方法)


3. Wu R,Taylor E. Nucleotidesequence analysis of DNA. II. Complete nucleotide sequence of the cohesive endsof bacteriophage lambda DNA. J Mol Biol. 1971 May 14;57(3):491-511.


4. PadmanabhanR, Wu R. Nucleotidesequence analysis of DNA. IV. Complete nucleotide sequence of the left-hand cohesiveend of coliphage 186 DNA. J Mol Biol. 1972 Apr 14;65(3):447-67.


5. Wu R.Nucleotide sequenceanalysis of DNA. Nat New Biol. 1972 Apr 19;236(68):198-200.


6. DonelsonJE, Wu R. Nucleotidesequence analysis of deoxyribonucleic acid. VI. Determination of 3'-terminaldnucleotide sequences of several species of duplex deoxyribonucleic acid usingEscherichia coli deoxyribonucleic acid polymerase I. J Biol Chem. 1972 Jul25;247(14):4654-60.


7. DonelsonJE, Wu R. Nucleotidesequence analysis of deoxyribonucleic acid. VII. Characterization ofEscherichia coli exonuclease 3 activity for possible use in terminal nucleotidesequence analysis of duplex deoxyribonucleic acid. J Biol Chem. 1972 Jul25;247(14):4661-8.


8. PadmanabhanR, Wu R, Bode VC. Arrangementof DNA in lambda bacteriophage heads. 3. Location and number of nucleotidescleaved from lambda-DNA by micrococcal nuclease attack on heads. J MolBiol. 1972 Aug 21;69(2):201-7.


9. PadmanabhanR, Wu R. Nucleotidesequence analysis of DNA. IX. Use of oligonucleotides of defined sequence asprimers in DNA sequence analysis. Biochem Biophys Res Commun. 1972 Sep5;48(5):1295-302.


另外,吴瑞先生2008年2月10日去世后,2009年《中国科学》上发表了一篇悼念,节自康奈尔大学的官方讣告,上来就说“In 1970, Wu developed the first method for sequencing DNA…”,肯定了吴先生在DNA测序方面的贡献,因此称吴先生为“DNA测序之父”,并不过分。


这样的话,你肯定有疑问:吴先生在DNA测序方面可能是最先做的,但并不是做的最好的,对吧?所以不肯定吴先生是有道理的?没有道理,这是因为,Sanger测序法,最核心的是测序思想,而不是具体的技术。因为对技术革新有最突出贡献的是Leroy Hood,第一代测序仪也是根据他的方法发明的。并且现在第二代、第三代测序技术也陆续都发展起来或正在发展,要是比谁做的最好,那诺奖发给谁也不可能发给Sanger。况且诺奖一般不关心改进,而是关心原创。讲科学贡献,不讲原创者而是讲改进者,这么胡扯好意思吗?


你肯定要继续问:那吴先生就没意识到自己的贡献?答:他老人家意识到的。2014年新加坡有位搞科学史研究的学者Lisa A. Onaga,写了篇论文“Ray Wu as Fifth Business: Deconstructing collective memory in the history of DNA sequencing”,将吴先生描绘成“第五先生”(Fifth Business),即很重要但是莫名其妙就被忽略掉的关键人物。洋洋洒洒写了十多页,对吴先生的生平和学术讲的非常详尽,并且讲到了吴先生的抗议。


吴先生怎么抗议的呢?事情这样的:2007年5月11日,《科学》杂志出刊的时候有个附带的夹页,描绘了从1865年孟德尔开始一直到2007年DNA测序技术的发展史。吴先生看到了之后很不爽,写信给Science去抗议。文章中写道,虽然吴先生认为Sanger法是DNA测序中的重大突破,“然而,这个方法仍然是基于我的在序列分析之前标记DNA的位置特异性引物延伸原理”(‘However, the method was still based on my location specific-primer-extension principle in labeling the DNA before sequence analysis’)。吴先生继续抗议,如果你同意加上我的贡献,你可以写:吴发明了第一个DNA序列分析方法,即引物延伸策略(‘‘Wu introduced the first method for DNA sequence analysisby introducing the primer-extension approach.”)


注意哦,作者据称是引用吴先生的原话,如果作者引用有误还请给他发信批评。所以,吴先生很清楚自己的贡献,也非常清楚自己应该有的科学和科学史地位,并且也努力去争取获得认可,虽然没有成功。


基因组测序计划,与原子弹计划和登月计划并称为人类有史以来规模最大、最宏伟、最壮观的三大科研项目。基因组测序对生命科学和医学研究有直接的促进作用,影响深远,并直接促成了基因组、蛋白质组、生物信息学、系统生物学等多个领域的产生和发展,无论怎么突出其重要性都不为过,并且美国于2011年提出的、2015年通过的“精准医学计划”,其研究基础正是1988年提出的“人类基因组计划”。吴瑞先生作为第一个提出DNA测序方法,确定了“引物延伸”的基本原理,理所当然是“DNA测序之父”,也理所当然应该成为大家尊敬并崇拜的顶级学者。吴先生的科学史地位,至少应当与Sanger大致相当,后者因为蛋白质测序和DNA测序两次获颁诺奖,可称为“测序之王”。因此,未来我们介绍Sanger在DNA测序方面的贡献时,应当加上:基于吴瑞先生提出的“引物延伸”原理,Sanger做了重要改进。仅此而已。原创的贡献,既然是吴先生做出的,就不应该抹杀。


当然我知道你还要问:吴先生这么大贡献,咋诺奖也没发给他?这个问题其实,你懂的,对吧?Shirley的信是这么写的:


Being a Chinese immigrant in the US in the 50’s, the social and racial challenges Ray Wu faced at that time must be tremendous. Without social backing and connections, he got where he did purely by his scientific genius and good heart. If he was a Caucasian scientist from UK or US, or even if he was in the current era, his scientific contributions would have been better recognized. Sometimes we don’t have to pay too much attention to awards (Ray was never elected to the National Academy of Science!) or H-index (my colleague Donna Neuberg just had her H-index cross 3 digits), but objectively evaluate someone by their overall impact to the scientific community.


DNA测序之父,实至名归。




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