從“誤入”科研到拉斯克獎(jiǎng)得主，她認(rèn)為科學(xué)成功的關(guān)鍵是——
“婦女能頂半邊天”，然而不可否認(rèn)的是，當(dāng)今社會(huì)中女性在科研領(lǐng)域中仍處于弱勢(shì)地位。從根本上改善這種狀況，可能需要我們追根溯源。
相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，無論男孩還是女孩，很多人在童年時(shí)都有成為科學(xué)家的夢(mèng)想。然而如果讓這些兒童畫出自己心目中的科學(xué)家，人們卻發(fā)現(xiàn)男性的科學(xué)家占了絕大多數(shù)。
改善人們心目中的科學(xué)家的面孔，讓女性科學(xué)工作者形象的在耳濡目染中影響孩子的世界觀是一件任重道遠(yuǎn)的事情。正基于此，“賽先生”將在近期介紹幾位女性科學(xué)家，讓讀者了解那些活躍在歷史和當(dāng)今的女性科學(xué)工作者們。
撰文 | 郭曉強(qiáng)
編輯 | 李研 楊丹丹
2018年，著名的美國(guó)拉斯克-科士蘭醫(yī)學(xué)特別成就獎(jiǎng)（Lasker-Koshland Special Achievement Award in Medical Science）授予耶魯大學(xué)瓊·阿吉辛格·施泰茨（Joan Argetsinger Steitz）教授，以表彰她“四十年來在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)作用，包括在RNA生物學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)、對(duì)青年科學(xué)家的無私幫助和對(duì)女性科學(xué)家的大力支持”。
她是如何走上科研道路的？她的經(jīng)歷又能帶給我們?cè)鯓拥膯⑹?？今天，我們就來講講施泰茨的故事。
“誤入”科研
1941年1月26日，瓊·阿吉辛格出生于美國(guó)明尼蘇達(dá)州東南部的明尼阿波利斯市（Minneapolis），并在當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)大。她的父母都是教師，從小就培養(yǎng)瓊·阿吉辛格對(duì)自然科學(xué)的興趣，并積極鼓勵(lì)她根據(jù)自己的興趣進(jìn)行職業(yè)道路的選擇。
起初，瓊·阿吉辛格對(duì)從事科研工作并沒有多少動(dòng)力。首先，當(dāng)時(shí)大學(xué)女性教職少之又少，因此女性科學(xué)家要付出常人難以想象的艱辛；其次，她難以接受節(jié)假日和晚上加班，而這些都是科研人員的家常便飯。
考慮再三，瓊·阿吉辛格決定將來能成為一名醫(yī)生而非科學(xué)家。于是，瓊·阿吉辛格在1963年從安提亞克學(xué)院（Antioch College）畢業(yè)并獲化學(xué)學(xué)位后，申請(qǐng)哈佛醫(yī)學(xué)院并獲批準(zhǔn)。
然而，造物弄人，冥冥之中好似有股神秘力量將瓊·阿吉辛格推向科研。大學(xué)畢業(yè)的瓊·阿吉辛格期望在假期找個(gè)兼職，最終，她在明尼蘇達(dá)大學(xué)高爾（Joseph Gall）實(shí)驗(yàn)室獲得一份短期工作。而這次選擇徹底改變了瓊·阿吉辛格的人生。
高爾是著名的細(xì)胞生物學(xué)家，一方面在科研上碩果累累（原位雜交技術(shù)發(fā)明人），另一方面還是一位善于傳道授業(yè)的師者，吸引和感召了眾多年輕人從事科研。他也曾于2006年獲得拉斯克醫(yī)學(xué)特別成就獎(jiǎng)。
高爾非常開明，他鼓勵(lì)瓊·阿吉辛格根據(jù)自己的思想來展開實(shí)驗(yàn)。在隨后一個(gè)多月時(shí)間，瓊·阿吉辛格開始夜以繼日地鉆研，就連晚上和周末也不懈怠。瓊·阿吉辛格逐漸發(fā)現(xiàn)，加班也并非那么難以忍受。非常關(guān)鍵的是，這段經(jīng)歷使瓊·阿吉辛格深深愛上了科研。和高爾全面溝通后，瓊·阿吉辛格最終決定放棄做醫(yī)生的想法，轉(zhuǎn)而成為一名科學(xué)家。
想法有了，但還來得及轉(zhuǎn)換嗎？機(jī)緣巧合的是，當(dāng)時(shí)哈佛大學(xué)正在實(shí)施一項(xiàng)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生計(jì)劃。該計(jì)劃共招收十個(gè)名額，但因?yàn)槠渲幸晃粎⒓诱咧型痉艞墸粝乱粋€(gè)空缺。瓊·阿吉辛格于是幸運(yùn)地得到這一良機(jī)，成為這項(xiàng)計(jì)劃唯一的女性。
“起始”之謎
1963年，瓊·阿吉辛格進(jìn)入哈佛大學(xué)，她選擇DNA雙螺旋提出者、剛獲諾貝爾獎(jiǎng)不久的沃森（James Watson）作為導(dǎo)師。此時(shí)，沃森研究重點(diǎn)已從DNA轉(zhuǎn)向RNA，特別是關(guān)注遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質(zhì)的過程中RNA發(fā)揮的關(guān)鍵性作用。
瓊·阿吉辛格被RNA結(jié)構(gòu)可變性和功能多樣性深深吸引，從而將其作為自己一生的科研伴侶。當(dāng)時(shí)分子生物學(xué)正處于起步階段，RNA領(lǐng)域更是一個(gè)新興領(lǐng)域，特別適合年輕人開展研究?！昂ｉ煈{魚躍，天高任鳥飛”，瓊·阿吉辛格逐漸理解了基本概念并完成了實(shí)驗(yàn)操作。
除了事業(yè)上的成功，瓊·阿吉辛格還在哈佛大學(xué)收獲了愛情。自然科學(xué)領(lǐng)域“男多女少”的情況為她收獲愛情果實(shí)提供了方便。1966年，她與同學(xué)托馬斯·施泰茨（Thomas Steitz）結(jié)婚，她的名字也就改為今天大家所熟知的瓊·施泰茨。值得一提的是，托馬斯·施泰茨由于在蛋白質(zhì)翻譯方面的研究獲得了2009年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
1967年，夫妻雙雙來到劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)（MRC）分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展博士后研究。在劍橋大學(xué)，瓊·施泰茨結(jié)識(shí)了分子生物學(xué)領(lǐng)域多位大牛，包括DNA雙螺旋模型的另一位提出者克里克（Francis Crick）、mRNA分子發(fā)現(xiàn)者布雷內(nèi)（Sydney Brenner）等。這些學(xué)術(shù)大咖的言傳身教，使得瓊·施泰茨迅速成長(zhǎng)為RNA生物學(xué)領(lǐng)域一顆冉冉升起的新星。
在這種氛圍下，瓊·施泰茨也更容易接觸到RNA領(lǐng)域最基礎(chǔ)、最前沿的問題。其中一個(gè)非常關(guān)鍵的問題是關(guān)于mRNA的。mRNA是蛋白質(zhì)翻譯模板，當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)mRNA存在起始密碼子AUG，然而一個(gè)mRNA往往有多個(gè)AUG，該如何識(shí)別？當(dāng)時(shí)一種觀點(diǎn)認(rèn)為是隨機(jī)模式，即多次試錯(cuò)后的結(jié)果，但瓊·施泰茨并不十分認(rèn)同這一觀點(diǎn)。
瓊·施泰茨以噬菌體mRNA的研究為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在起始密碼子AUG前端還有一段重要序列，它們對(duì)翻譯起始也發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。這一發(fā)現(xiàn)一方面揭開了蛋白質(zhì)翻譯起始之謎，另一方面也使人們對(duì)RNA新功能, 即發(fā)揮引導(dǎo)（被識(shí)別）作用，有了認(rèn)識(shí)。
“配對(duì)”玄機(jī)
1970年，完成博士后工作的施泰茨夫婦回到美國(guó)。幸運(yùn)之神再次降臨。瓊·施泰茨進(jìn)入著名耶魯大學(xué)，并成為助理教授。這一方面得益于瓊·施泰茨取得的科學(xué)成就，另一方面是60年代末美國(guó)興起的婦女運(yùn)動(dòng)使許多大學(xué)開始接收女員工。
瓊·施泰茨在一次談話中提及，這對(duì)她而言這是一個(gè)巨大驚喜，因?yàn)樗龔膩頉]想過成為一名教師，特別是成為一所著名大學(xué)里可以指導(dǎo)研究生的教師。她原本覺得當(dāng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究助理就心滿意足了。
瓊·施泰茨在耶魯大學(xué)也面臨多種困難和疑惑：一下子不適應(yīng)角色的轉(zhuǎn)換，而且對(duì)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)室缺乏自信。在導(dǎo)師沃森和同事的鼓勵(lì)和幫助下，她的研究開始步入正軌，并日漸起色。
在耶魯大學(xué)，瓊·施泰茨仍舊對(duì)蛋白質(zhì)翻譯起始充滿巨大興趣。起始密碼子可以被tRNA通過堿基配對(duì)的方式識(shí)別，那AUG前面那段序列呢？
通過進(jìn)一步研究，瓊·施泰茨終于解開這一謎團(tuán)。原來，16S rRNA恰好擁有一段序列，可與mRNA的AUG上游序列互補(bǔ)配對(duì)。正是這種配對(duì)保證了mRNA精確定位，避免蛋白質(zhì)翻譯的錯(cuò)誤起始。這一結(jié)果完美解釋了蛋白質(zhì)翻譯起始機(jī)制。于是在1978年，她就榮升正教授了。
碩果累累
就在瓊·施泰茨升任正教授的前一年，羅伯茨（Richard John Roberts）和夏普（Phillip Allen Sharp）實(shí)驗(yàn)室借助分子雜交實(shí)驗(yàn)，幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)真核生物編碼mRNA的DNA序列為非連續(xù)排列。具體來說，DNA由編碼的外顯子（exon）和不編碼的內(nèi)含子（intron）兩部分交替排列。最終，成熟mRNA只保留外顯子部分的序列，而去除內(nèi)含子部分。
羅伯茨和夏普由于這一貢獻(xiàn)而分享1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。但DNA不連續(xù)排列的特性也提出一個(gè)非常重要的問題：內(nèi)含子最終是如何被去除的？
瓊·施泰茨決定揭示這一現(xiàn)象背后的秘密。1978年，瓊·施泰茨和她的博士生勒納（Michael Lerner）意外從自身免疫性基本系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者體內(nèi)得到一種抗體。這種抗體可以特異性結(jié)合小核RNA及相關(guān)蛋白——小核核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoproteins, snRNP）。小核RNA（small nuclear RNA，snRNA）是1966年偶然發(fā)現(xiàn)的一類特殊RNA，它們含有約150個(gè)核苷酸，主要定位于細(xì)胞核，但作用一直不明。瓊·施泰茨的這一發(fā)現(xiàn)為研究snRNA功能提供了理想工具。
1979年，瓊·施泰茨進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，snRNP可與mRNA前體分子形成拼接體（splicesomes），其中的snRNA與mRNA前體分子拼接點(diǎn)互補(bǔ)配對(duì)，對(duì)啟動(dòng)隨后的內(nèi)含子剪切和外含子連接具有重要作用。隨后幾十年內(nèi)，瓊·施泰茨一直研究snRNP參與mRNA拼接的分子機(jī)制，為闡明這一現(xiàn)象做出重要貢獻(xiàn)。
瓊·施泰茨除研究snRNP外，還對(duì)其他RNA開展了廣泛研究，包括微小RNA（microRNA）、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（LncRNA）等，從而極大革新了人們對(duì)RNA生物功能的理解和認(rèn)識(shí)，使人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到RNA是一類功能多樣且重要的生物大分子。通過這些努力和貢獻(xiàn)，瓊·施泰茨被公認(rèn)為非編碼RNA革命的先驅(qū)者之一。
甘做人梯
瓊·施泰茨不僅自身做出了卓越貢獻(xiàn)，而且為RNA領(lǐng)域發(fā)展培養(yǎng)了大量后備人才。她指導(dǎo)和培養(yǎng)的研究生和博士后有200余人，大部分都從事科學(xué)研究，部分已經(jīng)成為各國(guó)科學(xué)院院士。
瓊·施泰茨認(rèn)為，科學(xué)成功的關(guān)鍵包括興趣、創(chuàng)造力、創(chuàng)新性和良好的人際交往能力。因此積極營(yíng)造一個(gè)合作氛圍濃厚的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，鼓勵(lì)研究生互相交流非常重要。年輕科研人員除了從本領(lǐng)域獲得知識(shí)外，還應(yīng)從其他學(xué)科汲取營(yíng)養(yǎng)，具有跨學(xué)科思維。
瓊·施泰茨還積極鼓勵(lì)研究生和博士后獨(dú)立工作，在實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的近400篇論文中，有60余篇她都沒有署名。
除了指導(dǎo)自己的研究生和博士后，瓊·施泰茨在為本科生授課，或?yàn)榭茖W(xué)會(huì)議做大會(huì)報(bào)告時(shí)，都充滿了激情，展現(xiàn)出對(duì)科學(xué)的摯愛，用巨大的科學(xué)感召力影響了一代科學(xué)家。
最初，瓊·施泰茨的科研動(dòng)力來自自身期望做科研、期望做優(yōu)秀科研、期望被尊重。但后來她意識(shí)到，“一花獨(dú)放不是春，萬紫千紅才是春”，除了做好自己的科研，還應(yīng)積極推動(dòng)整個(gè)學(xué)科發(fā)展。于是，瓊·施泰茨逐漸成為一名科學(xué)倡導(dǎo)者，積極呼吁社會(huì)對(duì)科學(xué)家更多理解、寬容和支持，以營(yíng)造更好的科學(xué)氛圍。
1992年，在她與1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者切赫（Thomas R. Cech）等的倡導(dǎo)下，RNA學(xué)會(huì)成立，鼓勵(lì)和支持更多年輕科學(xué)家加入這個(gè)充滿挑戰(zhàn)的“RNA世界”。
女性楷模
作為女性科學(xué)家，瓊·施泰茨還積極爭(zhēng)取女性在科學(xué)界的權(quán)益。2005年，瓊·施泰茨被邀請(qǐng)加入美國(guó)國(guó)家科學(xué)院和工程院下的一個(gè)委員會(huì)（Committee on Maximizing the Potential of Women in Academic Science and Engineering），尋求更大程度發(fā)揮女性在科學(xué)界和工程界的作用。他們最終出版《超越偏見和障礙》（Beyond Bias and Barriers）一書，系統(tǒng)闡述了女性在工作中面臨的歧視和不公，全面分析了產(chǎn)生這種狀況的原因，并詳細(xì)提出了具體解決措施。
在瓊·施泰茨看來，女科學(xué)家在工作中往往付出雙倍努力，但只能得到一半回報(bào)，因此需要承受更大壓力。相較她走上科學(xué)道路的上世紀(jì)60年代，在科研日益職業(yè)化的今天，雖然女科學(xué)家所面臨的科研環(huán)境和氛圍都得到了極大改善，但仍差強(qiáng)人意。由于社會(huì)和家庭等多方面緣故，眾多女性科研工作者最終還是放棄了。
瓊·施泰茨認(rèn)為，為女科學(xué)家樹立榜樣可以增加從事科研的信心，應(yīng)該用成功女性的言傳身教來鼓勵(lì)更多女性加入科研隊(duì)伍。瓊·施泰茨本人常被作為女科學(xué)家楷模，來鼓舞更多女性獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)。她也因此先后榮獲Weizmann婦女和科學(xué)獎(jiǎng)（1994年）、UNESCO-L’Oreal女科學(xué)家獎(jiǎng)（2001年）和Rosalind E. Franklin女科學(xué)家獎(jiǎng)（2006年）等。
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參考資料
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[7] Jackson S. RNA biologist Joan Steitz awarded the 2018 Lasker~Koshland Special Achievement prize.J Clin Invest. 2018 Sep 11. pii: 124208..
[8] 王大鵬，改善女性在科研中的弱勢(shì)地位，應(yīng)從增加科普作品中女科學(xué)家形象開始，北京科技報(bào)
文章頭圖及封面圖片來源：Robert Lisak / Yale University
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