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在当代，有关遗传性疾病的研究已形成了生化遗传学和医学遗传学等重要分支学科。在日常生活中，有关遗传性疾病的预防和治疗，也逐渐成了人们谈论的话题。可是在本世纪初，当加罗德（A．E．Garrod，1858－1936）向科学界报告他的有前遗传性疾病的奠基性研究成果之后，并没有引起什么反响。人类医学史上的这一伟大篇章，就这样被搁置下来，无人问津达三十年之久。加罗德的发现为什么会如此长期蒙难呢？自从30年代以来，这一直是许多遗传学家和科学史家热衷研究的课题。 首次揭示代谢病和基因关系之谜 加罗德是位英国医生。在临床工作中，他先后遇到了与代谢有关的四种疾病：黑尿症、白化病、胱氨酸尿症和戊糖尿症。为了解释这类疾病的病因，1902年他提出了“先天性代谢紊乱”这一概念。他十分敏锐地认为，这类疾病都是由某种酶的缺乏所引起的代谢障碍，因此可统称之为“代谢病”。 加罗德着重研究了罕见的黑尿症。他发现，该病的显著特点之一是患者排出的尿中含有大量的尿黑酸，尿黑酸日排出量达好几克。这种物质在正常人的尿中并不存在。黑尿症患者的尿色存在着明显的异常，刚排出时尿色正常，放置后迅速转为黑色。鉴于这一特点，该病在婴儿时期就能够发现，因为在尿布上会留有特殊的颜色。黑尿症患者一般十分健康，只是在年老时特别容易患一种称为褐黄病的关节炎。 通过临床试验，加罗德还发现，黑尿症患者排出尿黑酸的量会随着食用蛋白质的量的增加而增加。这是由于蛋白质中有苯丙氨酸和酪氨酸存在之故。这两种氨基酸在单独使用时也会增加尿黑酸的排出量。尿黑酸的排泄也会由于摄食苯丙氨酸和酷氨酸的某些衍生物而增加。这些衍生物似乎可以看作是分解代谢的中间产物。 根据这些代谢实验结果，加罗德推断，尿黑酸虽然从未在组织中检出过，但它全身是苯丙氨酸和酪氨酸分解代谢的一种正常的中间产物；黑尿症患者的主要缺陷是由于缺少一种必需的酶（尿黑酸氧化酶），从而阻断了尿黑酸的降解。他还认为，在正常人中存在的尿黑酸至多也只是微量的，因为实际上它既很快形成也很快降解之故；而在黑尿症病人中，尿黑酸不能进一步降解，往往在尿黑酸代谢的主要场所——肝细胞中积聚起来，并渗入循环系统，然后大量地排入尿中。 在此基础上，加罗德又将问题向前推进了一步。他向自己提出了这样一个基本的问题：引起这种阻断发生的东西是什么呢？为了找出这一问题的真正答案，他开始调查黑尿症患者的家族史。结果发现，黑尿症患者的家系分布也是非常奇特的。虽然黑尿症极为罕见，但往往可在家系中一个以上的成员中发现。往往二个或几个兄弟姐妹同时患病。而他们的双亲和孩子以及其他亲属却是十分正常的。还有黑尿症病人的双亲往往是有血缘关系的，常是第一堂或第二堂表兄妹，由于家系如此特殊，加罗德没有什么犹豫，就肯定了这种病症具有一种先天的或遗传的基础。他具体请教了遗传学家贝特森。贝特森告诉他，这种情况根据当时重新发现的孟德尔定律，就可以很容易地作出解释。如果黑尿症是由一个罕见的孟德尔因子（即基因）所决定，那末，预期这些家系就会出现上述情况。可以假定这些患病个体是这个异常因子的纯合体。于是，加罗德得出结论认为，黑尿症不是由病菌引起的，也不是因某种一般机能失调偶然造成的，而是由一地存在着双份异常的孟德尔因子，导致某一种酶先天性缺乏才引起的。孟德尔遗传因子可能以某种方式影响人体中生化途径的特定的化学产物。到这时候为止，基因控制酶的关系，基因和某些病症的关系，便被完整地揭示了出来。 科学界的反响：无人问津 1908年，在伦敦皇家学会的主持下，加罗德发表了题为《先天性的代谢差错》的演讲，向科学界报告了他的研究成果。他提出，黑尿症患者是一种隐性基因的纯合体；这个基因的携带者不能进行由某种酶催化的代谢反应，该障碍进而引起在正常情况下理应被这一代谢反应所皮坏的物质的累积和排泄。他使用“先天的代谢缺陷”、“先天的代谢障碍”、“先天的代谢差错”等概念，阐明了由基因控制的酶反应的遗传性失效。 同年，加罗德的演讲在The Lancet（柳叶刀）杂志第一卷的1－7页，73－79页，142－148页，214－220页上连续发表。次年，加罗德的演讲由牛津大学出版社出版了单行本。 之后，加罗德仍在继续从事上述研究。到1914年，加罗德宣布，他已经从一位同事的试验结果中找到了代谢紊乱和基因关系的证据。他这位同事做的测量表明，在正常的血液中能够分离出一种具有氧化尿黑酸能力的酶，而在病个的血液中没有发现这种酶。 加罗德所做的这些研究，尽管在科学史上第一次明确地揭示了某些疾病和基因之间的关系，开辟了一个新的认识领域，提供了把正常人和遗传性异常病人的生物化学加以比较的研究方法，但并没有引起科学界的重视。加罗德的发现，如同孟德尔的发现一样，遭到了科学界的冷落。这样，“以致直到30年代，重新发现他的学说为止，它对遗传学的概念很少有什么影响”。 无人问津之因 加罗德的研究成果为什么无人问津？自从30年代中期以来，这个问题引起了许多遗传学家和科学史家的深思和探索。例如美国科学史家艾伦提出：“为什么没有人捡起加罗德的担子，这是值得更好地进行研究的一个困难的历史问题”。 的确是这样。加罗德的想法并非牵强到了可以轻易放弃地地步；许多其他研究者也已经产生了类似的假说；他拥有他所研究的四种代谢疾病的每个证据。既然如下，那么加罗德的研究为什么被冷落了三十多年呢？ 首先是因为人们对治疗和预防遗传性疾病还认识不足，还不需要这方面的知识。 科学研究对社会实践有着极为密切的依赖关系。恩格斯指出：“经济上的需要曾经是，而且愈来愈是对自然界的认识进展的主要动力”。又说：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进”。就人类医疗保健事业的实践来看，直到本世纪30年代，甚至40年代，对人类健康威胁最大的仍然是天花、霍乱、肺炎、肺结核、流感等传染病，以及营养不良、寄生虫等疾病。医学研究的重点是如何预防和有效地治疗这些疾病。科学界的注意力也是集中在这些方面。正因为如此，从1901年到1945年，获得诺贝尔医学奖的，都是有关治疗传染病、营养不良病和寄生虫病等方面的研究成果。而就加罗德当时所研究的遗传性疾病而言，它们给人类造成的威胁，相对说来还不突出。特别是他临床上发现的四种疾病，有的一般并不影响人体健康，有的则较少影响人体健康。这样，从临床角度看，当然不会引起更多的医生去研究这类疾病。 其次，从人类认识发展的逻辑过程看，是因为加罗德的研究超越了时代，是一种超时代发现。恰如斯坦特指出的那样：“加罗德的见解和孟德尔的一样，似乎远远超出了他们的时代”。 人类的认识发展，有其内在的、逻辑的历史进程。就学科的形成和发展来讲，只有当各个独立学科得到相对的发展之后，才能在两个学科之间铺设新的桥梁，从而在两个学科的结合部产生出新的学科分支。就加罗德对遗传性疾病的研究来说，他是在做着把医学研究和人类遗传学的研究结合起来的工作。而当时的遗传学，作为一门学科，尚处在形成之中。1900年，孟德尔的经典论文才被重新发现。1902年，贝特森才把孟德尔开辟的研究领域称为遗传学。1904年，萨顿才发现孟德尔因子和染色体之间的联系。1909年，约翰逊才将孟德尔因子称为基因。在这种情况下，加罗德就实际上是在把孟德尔定律应用于人类遗传学和医学，显然是走在了时代的前面。 当然，就科学界对基因和代谢之间的关系的认识这一点来说，在1909年，并非只有加罗德一人认识到了。其他科学家，如O．里德尔（Oscar Riddle）也曾认识到这一点。然而作为一种超时代发现，加罗德的研究只能引起少数人的共鸣，在少数人那里找到知音。正如A．H．米哈依诺夫等人指出的那样，“‘超进代’的发现是由个别人完成的，并且是供个别人利用而不是供社会利用的”。因此，尽管加罗德作过演讲，在刊物上发表过文章，甚至出版过单行本，但科学界对于他所提供的这些科学信息并不能接受，颇有点“泥牛入海无消息”的窘况。通过信道传递的每一信息并非对每个人都有价值；对他们有价值的，只是他们实际上领会了的那一部分。 最后，加罗德的研究所以无人问津，也和他使用的研究材料以及当时的实验水平有关。 加罗德是以人作为研究材料的。这样，就造成了如艾伦所说的那种结果：“或许正是因为加罗德以人体实验材料（实验证据难以得到）研究疾病而降低了他的影响。看来当时没有别的合适的有机体能够有效地用于对代谢的基因障碍进行更广泛、更严密的研究”。 再者，由于当时的实验水平较低，加罗德认为已有实验证据的结论，别人无法进行重复。例如上面提到的1914年他说的已经找到的证据，当时就没能被其他更多的人证实；只是到了1958年，人们才清楚地测定出，在一个患者体内，至少在肝组织里，尿黑酸氧化酶是完全缺乏的。 总之，由于这些社会的、认识论的和科学本身的等诸方面的综合作用，致使加罗德的研究成果遭到了三十多年的冷遇。 然而，只要是真理，迟早总要为大多数人所认识和接受；而真理的发现者，也总要随之受到人们的高度评价和尊敬，他们所开辟的新的科学领域，终要吸引更多的人们去献身。自从30年代中期重新发现加罗德的论文以来，新发现的遗传疾病的种类与日俱增，估计在3000种以上。与此同时，由于传染病已经基本消灭或受到控制，以及营养不良或其它环境条件引起的疾病的相对和绝对减少，遗传性疾病的发病率和死亡率显得突出起来。在这种情况下，医务工作者和生物学工作者对遗传疾病问题变得十分关心和重视，研究成果如雨后春笋。加罗德当年开创的研究方法，已成为后来者的精神武器。加罗德当年开辟的道路，在后来者的努力下，正在被加宽、被延伸。 ------------------ 亦凡公益图书馆扫校 |
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