冷泉港實驗室占地約45公頃，修復后的海堤綿延約320米。

DNA學習中心工作人員正在進行虛擬直播課程。 本文圖片來源：冷泉港實驗室官網(wǎng)

【走進實驗室】

◎本報記者 張佳欣

冷泉港是美國紐約州薩?？丝h的一處村鎮(zhèn)，因流經(jīng)該地區(qū)的天然冷水泉而得名，起初因捕鯨業(yè)而發(fā)達。隨著隨后幾十年捕鯨船數(shù)量減少以及享譽全球的冷泉港實驗室成立，該地區(qū)“重生”為人類科學事業(yè)的高地之一。

冷泉港實驗室誕生于1890年，是一家非營利性私人科學研究與教育中心。從20世紀40年代起，這里走出了8位諾貝爾獎得主，孕育并推動了分子生物學的誕生和發(fā)展，名列世界影響最大的十大研究學院榜首。

分子遺傳學的發(fā)端

在近代遺傳學發(fā)展史上，有兩項研究成果被公認為是20世紀最重要發(fā)現(xiàn)：一項是著名的“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)”，另一項則是公眾并不熟知的“跳躍基因”。而作出這兩項發(fā)現(xiàn)的科學家均來自冷泉港實驗室。

1953年，年僅25歲的美國科學家詹姆斯·沃森和來自英國的科學家弗朗西斯·克里克首次提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，引發(fā)了生物學研究的重大革命。此模型的建立被廣泛認為是當代分子生物學的肇始，并對藥物生產(chǎn)、作物品種改良、疾病治療等方面產(chǎn)生了深刻影響。每年，冷泉港實驗室都吸引了分子生物學大批菁英來此進行研究、切磋和討論，推動分子遺傳學科學進一步發(fā)展。與此同時，冷泉港實驗室每年都會頒發(fā)雙螺旋獎章，以表彰為人類健康事業(yè)作出杰出貢獻的個人。

在冷泉港實驗室，雜交活力的發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。20世紀40年代，美國遺傳學家巴巴拉·麥克林托克在玉米雜交實驗中發(fā)現(xiàn)，使籽粒著色的基因在某一代“延續(xù)”或“中斷”，又在另一代的染色體上重新出現(xiàn)，科學界把這種基因稱之為“跳躍基因”。這一發(fā)現(xiàn)為研究遺傳信息的表達與調(diào)控、基因進化與癌變等找到了重要突破口。

癌癥研究領(lǐng)域的前沿

20世紀20年代初，冷泉港實驗室研究人員在了解癌癥方面邁出了第一步。1919年，克拉倫斯·利特爾在小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，某些個體比其他個體更容易患癌癥。這是遺傳因素與癌癥致病有關(guān)的最早證據(jù)之一。1928年，卡爾頓·麥克道威爾培育出高發(fā)白血病小鼠，推動了癌癥發(fā)展過程研究。

1971年，美國通過了“國家癌癥法案”，標志著“對癌癥的戰(zhàn)爭”開始。大量資金流入癌癥研究領(lǐng)域，次年，冷泉港實驗室就獲得了政府的第一筆抗癌研究資金。時任實驗室主任的詹姆斯·沃森也致力于將該實驗室打造成頂級癌癥研究機構(gòu)。1982年，實驗室的邁克爾·威格勒與另外兩名科學家共同在人類膀胱癌細胞中發(fā)現(xiàn)了第一個人類腫瘤基因，即H-RAS，成為癌癥研究中一個關(guān)鍵里程碑。

20世紀80年代，冷泉港實驗室科學家揭示了癌癥基因編碼的突變蛋白如何導致人類細胞生長失控。例如，厄爾·魯雷發(fā)現(xiàn)，一些癌癥只有在多個基因發(fā)生突變后才會開始。埃德·哈洛發(fā)現(xiàn)了癌基因的激活和抑癌基因的失活均可導致癌癥發(fā)展。1987年，冷泉港實驗室被指定為美國國家癌癥研究所癌癥研究中心，這為癌癥項目帶來了長期支持，確保了該實驗室在癌癥研究領(lǐng)域的世界前沿地位。

自1994年以來，生物化學家和癌癥生物學家布魯斯·斯蒂爾曼擔任實驗室主任，主持了實驗室的大規(guī)模擴張工作。隨著2009年冷泉港山邊學習園區(qū)6座連在一起的實驗樓建成，冷泉港實驗室增加了急需的新的癌癥和神經(jīng)科學研究實驗室，以及新的定量生物學方案，為數(shù)學、物理學、生物學、計算機科學和統(tǒng)計學專家提供了空間。

基因研究碩果累累

在1986年的一次會議上，科學家在冷泉港實驗室首次討論了基因組測序計劃。1987年，詹姆斯·沃森呼吁投入30億美元，開展為期15年的人類基因組計劃。1990年10月1日，經(jīng)國會批準，美國“人類基因組計劃”正式啟動。

冷泉港實驗室的基因研究碩果累累。20世紀70年代早期，理察·羅伯茨與菲利普·夏普的團隊發(fā)現(xiàn)了斷裂基因；80年代末期和90年代，卡羅爾·格雷德研究發(fā)現(xiàn)了端粒酶，揭示了染色體末端復制的機理；這里還誕生了多個有關(guān)基因測序的“第一次”：第一次檢測到可導致自閉癥的自發(fā)突變、第一次對植物基因組進行測序等。

冷泉港實驗室同時也承擔教育功能的學習中心，一直致力于生物學家的培養(yǎng)。尤其是1988年創(chuàng)建的DNA學習中心，每年吸引著全球數(shù)百萬學生和教師在這里開展實驗，加深對基因組的了解。此外，冷泉港實驗室還建立了大規(guī)?；驇欤瑤椭藗冄芯颗c遺傳相關(guān)的疾病。

縱觀冷泉港實驗室的歷史，其通過在癌癥、植物生物學、神經(jīng)科學和定量生物學方面的發(fā)現(xiàn)，幫助塑造了現(xiàn)代科學。實驗室總裁兼首席執(zhí)行官布魯斯·斯蒂爾曼表示，未來幾年，冷泉港實驗室研究人員將擴展他們開發(fā)的卓越基礎(chǔ)設(shè)施，利用分子和細胞技術(shù)作出更多發(fā)現(xiàn)。