【耕海探洋的光辉印迹 • 开创】中国克隆先驱童第周

来源:海洋所 中国科学院海洋研究所   发布时间:2021-11-11 10:01:15 

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童第周(1902年5月-1979年3月),浙江鄞县人,著名生物学家、教育家,我国实验胚胎学的主要开创人。1927年毕业于复旦大学生物系,1934年在比利时布鲁塞尔大学获博士学位。毕业后曾在山东大学、中央大学、同济大学、复旦大学等任教。1948年当选中央研究院院士。曾任中国科学院实验生物研究所副所长、山东大学副校长、中国科学院学部委员、中国科学院海洋研究所所长、动物研究所所长、中国科学院学部主任、中国科学院副院长、民盟中央常委,并先后当选为第一至四届全国人大代表,第三至五届全国人大常委会委员,第五届全国政协副主席等职。1978年加入中国共产党,1979年3月30日因病在北京逝世,享年77岁。

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少年立志   刻苦求学

童第周1902年出生在浙江鄞县塘溪镇童村,从小跟随父亲读私塾,父亲常常教诲他好好学习,还写了“水滴石穿”四个字勉励他,希望他将来有出息。

童第周内心很震撼,暗地里定下目标,要考入省内知名的宁波效实中学读书。于是他开始了刻苦的备考,功夫不负有心人,终于顺利考取。可是由于他基础差,第一学期期末考试各科平均成绩才45 分,学校令其退学或留级,在他的再三恳求下,学校才同意他继续跟班试读一学期。从此,他就与“路灯”常相伴:天蒙蒙亮,他在路灯下读外语,琅琅的读书声伴着朦胧的曙光散播开来;每天晚上,宿舍熄灯后,他悄悄来到在路灯下,自修复习。期末考试,童第周各科平均成绩达到了70 分,其中几何得了满分。在童第周的努力和老师的关心下,到高三期末考试,他的总成绩居然名列全班第一。校长陈夏常无限感慨地说:“我当了多年校长,从来没有看到过进步这么快的学生!”

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小学课本中的课文《一定要争气》讲的就是童第周的故事

凭着顽强的学习精神,童第周最终以优异成绩考入了复旦大学。从此,开始了追求真理,献身科学的漫漫求学之路……

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求学时期的童第周

荀子说:“锲而舍之,朽木不折;锲而不舍,金石可镂。”正是由于童第周坚持不懈、刻苦勤奋的努力,他后来成为了我国实验胚胎学、细胞生物学、发育生物学及海洋生物学等领域卓有建树的生物学家,国际知名的科学家。

童第周的一生都在努力践行着“滴水穿石”精神,以顽强的毅力向着科学的高峰攀登。

情系国家  报效祖国

1930 年,童第周在亲友资助下远渡重洋,来到比利时首都布鲁塞尔比京大学留学,师从当时欧洲著名的布拉舍和达克教授,开始了胚胎学的研究。在比利时求学的日子并不十分顺利,有的外国留学生抱着一种藐视的态度说“中国人是弱国的国民”,和他同宿舍的一个叫皮诺的学生公开说:“中国人太笨,掌握不了经济学。”童第周憋着一股气,冲他吼道:“不许你侮辱我的祖国,告诉你,中国人并不笨!”他在日记中写下了自己的誓言:“中国人不是笨人,应该拿出东西来,为我们的民族争光!”

在异国他乡,童第周发奋学习和开展科学研究,他在比利时学法文,而英文和德文都是自学的,在那里他打下了扎实的研究基础,练就了一双灵巧的实验之手。研究胚胎学经常要做卵细胞膜的剥除手术,当时有一项难度很高的青蛙卵膜剥除手术,多年来没人能完成。青蛙卵只有小米粒大小,外面紧紧地包着三层像蛋白一样的软膜,因为卵小膜薄,手术只能在显微镜下进行,一不小心就会把蛙卵弄破,童第周经过成百上千次的练习,终于掌握了这种剥离技术。布拉舍教授知道后,特地安排了一次观察实验课。

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青年时期的童第周

童第周像高明的外科医生一样,用灵巧的双手拿一根钢针在青蛙卵上刺一个小洞,胀得圆滚滚的青蛙卵马上瘪下来,再用钢镊子往两边轻轻一挑,卵膜就被干净利落的剥落下来,布拉舍教授兴奋地说,“这个小个子真行”!童第周剥除离青蛙卵膜手术的成功震动了欧洲生物界。1931年夏天,教授带着这位心爱的学生来到著名的科研中心法国海滨实验室,这次要为直径不到十分之一毫米的海鞘卵子做外膜剥离,童第周再次顺利完成,童第周精湛的实验技术让云集此地的国际同行十分钦佩,也给当时在国际生物学界声誉极高的英国皇家学会会员李约瑟教授留下了深刻的印象。

童第周不仅用这双手做了很多高难度的实验,也写出了很多高水平的论文,当他获取博士学位时,已经是一个非常有名的实验胚胎学家了。童第周的老师达克教授曾劝他:“你的国家这么困难,在这里我可以给你申请特别博士。”童第周却说:“不,我要回去,我是中国人!”

在童第周看来,要搞工作应该回祖国去搞,有成绩为什么要给别的国家?就这样,童第周放弃了布鲁塞尔优越的生活和科研条件,于1934年8月毅然回到了祖国。

时逢国难当头,童第周先后辗转在成都中央大学医学院、四川李庄同济大学、重庆北碚复旦大学、青岛山东大学担任教授,并在极为困难的条件下进行科学研究工作。没有电灯,他就在阴暗的院子里利用天然光在显微镜下从事切割和分离卵子工作;没有培养胚胎的玻璃器皿,就用粗瓷陶酒杯代替,所用的显微解剖器只是一根自己拉的极细的玻璃丝,实验用的材料蛙卵都是自己从野外采来的。雨天就点上煤油灯做实验,他矢志不渝的致力于探索生命的奥秘,在脊椎动物、鱼类和两栖类动物的卵子发育能力研究方面,取得了重要成果,引起了国际生物学界的普遍关注,他的座右铭是:“应该记住,我们的事业需要的是手,而不是嘴”。这是童第周的至理名言,也是他一生的写照。

1939年,英国著名生物学家李约瑟博士长途跋涉,到四川宜宾李庄看望童第周,当他看到童第周的实验工具只有一件旧显微镜和几个鱼缸,他连声赞叹:“奇迹、奇迹,科学史上的奇迹!童先生,您简直就是沙漠里的一条金鱼”。1940年,童第周在国际上首次证实了海鞘卵早期发育的性状,这项成果比美国的比克第司成果报告早了10年。1948年,他当选为中央研究院院士。

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童第周当选中央研究院第一届院士

中国的东部和南部都濒临辽阔的海洋,有绵延的海岸线和丰富的海洋资源,但新中国的海洋科学研究尚属空白,面对世界大国大力加强海洋科学研究,童第周心急如焚。1949 年青岛解放,时在山东大学任教的童第周应“中华全国科学工作者联合会筹备会”的邀请到北京参加筹委会会议。他利用这个机会,找到中国科学院筹建组领导竺可桢教授,迫切地向他提出了建设中国海洋研究机构的设想。

1950 年,中国科学院决定由童第周、曾呈奎、张玺三人负责,开始筹建新中国第一个海洋科学研究机构——中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究室(中国科学院海洋研究所的前身),童第周担任第一任所长,标志着中国现代海洋科学开始了全面、系统、规模化的发展。

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上世界60年代,童第周(第一排左二)与同事在青岛莱阳路28号(中国科学院海洋研究所旧址)合影

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1964年童第周(右)与曾呈奎(左)在中国科学院海洋研究所实验楼工地合影

攻坚克隆   诞生童鱼

童第周在科学界之所以被人们铭记和尊敬,是由于他在种间克隆技术上所取得的杰出科学成就。早在20世纪30-40年代,童第周与夫人叶毓芬——这对中国的“居里夫妇”就证明了文昌鱼卵子分裂球具有一定的调整能力等,在国内外学术界产生了深远影响;50-60年代,开展了细胞核和细胞质在发育中关系的研究,在用细胞核移植的方法培育鱼类新品种方面取得重大突破,研究成果达到国际领先水平;70年代,童第周等人进行了关于核酸对鱼类发育和性状影响的研究,利用鲫鱼的遗传基因,成功克隆出单尾金鱼,被科学界称之为“童鱼”。

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保存在中科院海洋生物标本馆的珍贵“童鱼”标本
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工作中的童第周、叶毓芬夫妇

30年代童第周曾对海鞘卵子的分裂球进行多种配合研究,用分裂球活体染色法追踪染色部分在发育中的去向,证明海鞘的镶嵌型发育远不像过去认为的那样严格,细胞间的相互关系或多或少是决定性的,纠正了过去的观点。

抗战期间,童第周开始进行两栖类胚胎的纤毛运动和鱼类卵子器官形成物质的定位研究。他发现纤毛运动方向的决定时间是在原肠期与神经板初期,并证明外胚层纤毛运动方向决定于中胚层和内胚层,而且这种感应能力在个体发育中是沿着胚胎的前后轴自头而尾逐渐减弱形成梯度,清楚地表明了胚胎发育的极性现象。童第周利用解剖技术对文昌鱼胚胎发育机理进行了一系列研究,带着学生从傍晚开始试验直到第二天凌晨两三点钟。每天学生们赶到实验室看到的第一个人永远是童第周,他端坐在显微镜前,似乎和这些仪器一样成为实验室不可缺少的一部分。当夜色深沉,久坐几个小时的学生们感到疲累困顿时,他们抬头依稀可见童第周端然凝坐的瘦小身影,显微镜下一双灵巧的手,一根比头发丝还细的玻璃丝,在一个比小米还要小的鱼卵上,准确、敏捷并且娴熟地操作着,他之所以亲自动手做实验,是因为他认为“科学家不动手做实验便成为科学政客了”,这是他对待科学研究的信条。童先生那专注的身影深深地定格在了学生们的脑海中,成为他们对童先生最深刻的记忆。童第周通过潜心研究,对国际上已基本达成共识的文昌鱼的发育能力提出了很重要的修正意见,他所证明的文昌鱼卵早期发育特点进一步证明了文昌鱼进化上的地位是介乎无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型。从 1958 年开始,童第周陆续发表了一系列有关文昌鱼的研究成果,成为国际最权威的文昌鱼研究专家。

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童第周(右一)等进行实验观察

20世纪40-50年代,美国学者成功完成了世界上第一例通过胚胎细胞完成的脊椎动物个体重建实验,即“克隆”。第一个被成功克隆的脊椎动物是一只北方豹蚊蛙(PipiensRana),1952 年Robert Briggs 与Thomas King 通过将囊胚细胞的细胞核注入到同种生物的去核卵完成了这项工作。当童第周读到这篇关于在两栖动物上进行细胞核移植的文章时,他认识到卵细胞核的显微操作可能是找到答案的一种有效手段。在当时的中国,研究资源极度匮乏,想要进行核移植等高精度研究几乎是不可能的。在经历了数年的不懈努力和无数次的失败后,童第周与他的同事们成功地创立发明了自己的显微操作体系,并在20世纪60年代初开创了鱼类细胞核移植研究,他的首要目标就是在不同物种之间进行异种移植,即“异种克隆”,以深入研究发育过程中的核质关系。1963年,童第周等向国内外报道了鱼类核移植研究,诞生了第一群雏型克隆鱼,遗憾的是,由于实验结果只用中文发表,甚至连英文摘要也没有,这项研究的重大科学意义并没有被国际科学界所关注和认识。1972年,童第周又开创性地提出利用核移植培养新品种的问题,成功地将鲤鱼胚胎细胞移入去核的鲫鱼卵中,培育出第一尾属间核质杂种鱼,这一研究成功证实了脊椎动物远缘种间的核质可配合性,克隆动物的载体不局限于同种或亚种的去核卵。

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童第周观察实验中的金鱼

到了晚年,童第周和牛满江教授合作研究起细胞核和细胞质的相互关系,他们从鲫鱼的卵子细胞质内提取核酸,注射到金鱼的受精卵中,结果出现了一种既有金鱼性状又有鲫鱼性状的子代,这种金鱼的尾鳍由双尾变成了单尾,开拓了在发育生物学和分子遗传学中一个非常值得进一步探索的研究领域。1977年,童第周等首先在国际上报道了脊索动物的核移植成果;1979年以童第周为主完成的《鲤鱼核细胞核和鲫鱼细胞质配合而成的核质杂种鱼》于他去世后的1980年发表在《中国科学》杂志上,向世界表明中国首先获得具有“发育全能性”的克隆鱼成功。在他生命的最后几年,童先生还在鲤鱼、鲫鱼、草鱼、鳊鱼等鱼类中进行试验,研究的先进性一直居国际前列。

21世纪是生物技术飞速发展的世纪,医学和生物学方面诸如基因编辑、人类基因组计划、细胞融合、胚胎干细胞、克隆动物等成为研究热点。而早在20世纪60年代,童第周就已经带领科研人员进行了胚胎发育前瞻性的研究工作,为后来生物技术的相关工作建立了理论和技术基础。因此,童第周在20世纪90年代被列入世界100位最优秀科学家之一。

愿效老牛  为国捐躯

童第周终生勤于在科研一线耕耘治学,先后从事无脊椎动物、文昌鱼、两栖类、鱼类的卵子发育、受精、细胞分化机理、核质关系在发育、分化和性状遗传中相互作用的研究,开创了中国胚胎细胞和体细胞克隆动物的先河。他带领团队在世界上创造了核质杂种克隆鱼----鲤鲫移植核鱼和核酸诱导鱼类的遗传变异,开创了中国哺乳动物胚胎细胞和体细胞的移核工作,取得了世界先进水平的成果。同时,他还十分强调科研为国家经济建设服务。在开展海洋生物资源的调查以及与国民经济建设关系密切的经济水产动物的人工养殖、开拓培育经济鱼类新品种的新途径、海洋有害生物的防治等方面也都做出了很大的努力和贡献,推动了我国海洋经济的发展。1956 年,童第周等老一辈海洋科学家参与制定的《中国海洋综合调查及开发方案》作为国家重点科学技术任务之一,被列入《1956-1967 年国家科学技术发展远景规划》和《1963-1972 年国家科技十年规划》,为新中国海洋科学研究和海洋事业的发展制定了宏伟规划。

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童第周等参加拟制全国长期科学规划工作的科学家合影

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1979 年3 月6 日,参加浙江科学大会的人们都不会忘记这个日子。这天,著名生物学家童第周上台发表演讲,他说要用生物技术改善人类生活,他描绘的灿烂前景让每一个人心驰神往。

突然,兴致勃勃的童老一下晕倒在座位上。

他的心脏病发作了,人们慌忙把他扶下去。10分钟后,童老坚持着走上讲台讲完报告,这也成为他人生中最后一场报告。缓缓走下讲台的童第周疲惫不堪,最终他还是拒绝了人们让他住院治疗的挽留,迅速赶回北京。他说:“已经到了春暖花开、鱼产卵的季节,我要回去安排工作。”

谁也没有想到,回到北京的童第周病情迅速恶化,被紧急送往医院,20多天后去世。

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童第周生前在中国科学院海洋研究所的办公桌

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童第周曾经使用过的实验和办公物品

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中国科学院海洋研究所园区内的童第先生雕像

童第周先生为祖国科学事业的振兴生命不止、工作不息,正如1974年他刊登在《诗刊》上的一首小诗所云:“周兮周兮周兮,年逾古稀。残躯幸存,脑力尚济;能作科研,能挥文笔。虽少佳品,偶有奇意;虽非上驷,堪充下骥。愿效老牛,为国捐躯!

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