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重新发现达尔文的遗传理论

——记我校生命和记官网特聘教授刘用生

2021年03月03日 10:32  (点击次数:

刘用生,河南林州人。1989年硕士研究生毕业后分配到我校工作。曾先后被评为和记官网优秀教师,新乡市先进科技工作者,河南省中青年骨干教师培养对象,河南省跨世纪学术与技术带头人,河南省文明教师,河南省师德标兵,全国师德先进个人等。现为我校生命和记官网特聘教授。

从“一无所知”到“沉迷其中”

在八十年代初期,刘用生从高中的生物课里知道了孟德尔的遗传规律。上大学时他不仅学了作为必修课的《遗传学》,还学了一门《米丘林遗传学》的选修课。但在他的印象中只知道达尔文有个进化论,从未听说过达尔文还有个遗传理论。

1989年刚参加工作时,没有科研项目和经费。他便利用一台旧的超净工作台和一间简陋的组织培养室,开展了植物胚胎培养的研究。药品不全就去别的实验室讨一些,有时不得不从自己的工资里拿出点钱购买试验材料,甚至厚着脸皮地到街上卖水果的摊位周围去捡杏核做试验材料。

一次在《植物生理学通讯》上读到钱学森先生的一句话:“嫁接技术在农业、林业中是大有前途的,但似尚缺少植物生理学的理论指导。那么我们为什么不去开发一门技术性科学--植物嫁接改造学,它的作用决不亚于基因工程学。”这封信对他启发很大:既然植物嫁接改造学的作用不亚于基因工程学,对于他这个没有科研项目和经费的“青椒”来说,为什么不去搞嫁接研究呢?因为搞嫁接不怎么需要花钱,一把修枝剪和嫁接刀足矣。至此开始,刘用生对嫁接杂交产生了浓厚的兴趣。他开始刨根问底,通过查阅古代文献、向国内外科学家请教问题和做试验等多种手段,提出了重新发现关于达尔文遗传学的研究和论述。他研究发现认为达尔文遗传理论可以解释获得性遗传、优势遗传、嫁接杂交、花粉直感等几乎所有的遗传现象。其近年也一直致力于为达尔文泛生论寻求新的证据,并在2014年明确提出达尔文遗传理论重新发现的新观点。

从困惑中追寻前沿研究

嫁接杂交的概念是由著名生物学家达尔文首先提出来的,指通过嫁接技术来诱发幼龄植物产生遗传性变异,进而培育新品种的一种方法。刘用生通过查阅文献资料,结合自己的亲自试验,确证嫁接杂交的事实是存在的。但如何解释嫁接杂交的机理?这个问题一直困扰着他。

1998年,刘用生在图书馆查阅文献资料时,得知达尔文有个可以解释嫁接杂交的遗传理论,当时感到非常震撼。达尔文一生创立的重大理论主要有两个:一是他的进化论(自然选择理论),一个是他的遗传理论(泛生论)。达尔文认为,细胞不仅能够自我分裂,还能够释放出很多微小的、可自我复制的、可在细胞之间移动的、可整合进入其它细胞的、可被环境的变化所修饰的遗传颗粒或者分子(微芽)。然而长期以来达尔文的遗传理论被认为是错误的。究其原因,一是高尔顿的动物输血试验获得了负面的试验结果;二是该理论所解释的众多现象中的一些现象(诸如嫁接杂交和获得性遗传等)的真实性一直被怀疑;三是没有试验证据证明达尔文所假定的遗传分子“微芽”的真实存在。

通过广泛阅读,刘用生发现在科学文献中不仅有许多被人们忽视了的关于输血引起动物遗传变异的正面试验结果,也有大量关于嫁接杂交和获得性遗传的可靠证据。他带领的嫁接研究组也在辉县试验点获得了紫叶李与普通李子的嫁接杂种。更为重要的是,他发现达尔文假定的遗传分子微芽,与现代分子生物学中的循环核酸和胞外囊泡有着惊人的相似之处。

2018年,在达尔文遗传理论出版150周年之际,刘用生将二十年来积累的研究资料写成专著“Darwin’s Pangenesis and Its Rediscovery (达尔文的泛生论及其重新发现)”,分别作为Advances in Genetics的第101和102卷出版。2019年,他在《Nature》发表短篇通讯文章“Darwin and Nature’s 150th anniversary”,特别强调了具有创新意义的学术观点:“It could be argued that his gemmules were in fact circulating cell-free DNA, mobile RNAs and extracellular vesicles”。

在紧张的科研之余,刘用生也喜欢用诗歌来表达自己不畏惧艰难,勇于创新,对科研工作的热爱和坚守。

七律(新韵)感怀

笔耕墨稼夜深沉,不羡荣华竞寸阴。

九稿退来魂欲断,一篇做罢鬓霜侵。

文章本是千秋事,学术尤须观点新。

重解达翁遗传论,刘郎用尽半生心。

刘用生结合自己在《nature》期刊上83次被拒,只有1篇接收发表的经验总结告诉大家:“学海茫茫业未成,只知静夜笔勤耕。文海查阅三千卷,退稿堆积两百封。但愿旧题终有解,不愁新作悄无声。常思古代愚公事,莫畏艰难探险峰。”

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