雅克·莫諾(Jacques L·Monod)是20世紀(jì)中期一位杰出的分子生物學(xué)家。他和F·雅各布等人一起在分子水平上探討了基因的調(diào)控機(jī)制，創(chuàng)立了操縱子理論。這一理論在生物學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義，其重要性有人認(rèn)為不亞于沃森—克里克的DNA雙螺旋分子模型。他的科學(xué)成就和極富傳奇色彩的一生給人留下了深刻的印象。

　　雅克·莫諾于1910年2月9日生于法國巴黎。父親盧森·莫諾（Lucien Monod）是畫家，愛好音樂和讀書，對達(dá)爾文進(jìn)化論有特殊興趣，對莫諾影響很深。母親是蘇格蘭血統(tǒng)的美國人。莫諾是家庭四個孩子中的第三個。1917年幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)后全家定居于法國東南地中海城市戛納。在進(jìn)大學(xué)前莫諾一直在這里受教育。1929年，莫諾進(jìn)入巴黎大學(xué)生物系，1931年獲學(xué)士學(xué)位。在北部生物實(shí)驗(yàn)站實(shí)習(xí)期間，莫諾結(jié)識了泰瑟爾（G·Teissier）、拉普金（L·Rapkine)、萊沃夫（A·Lwoff）和埃弗魯西（B·Ephrussi）四位法國生物學(xué)家，他們對莫諾的科學(xué)生涯具有十分重要的影響，特別是萊沃夫一直是莫諾的老師、同事和終生摯友。

　　莫諾大學(xué)畢業(yè)后受過一年微生物學(xué)訓(xùn)練，研究過三年單細(xì)胞纖毛蟲，還到過格陵蘭進(jìn)行生物學(xué)考察。1934年成為巴黎大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)室助教。1936年，埃弗魯西得到洛氏基金會資助在法國發(fā)展遺傳學(xué)，他看中了莫諾，便帶他到美國摩爾根實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)一年。在那里，莫諾深受摩爾根小組學(xué)風(fēng)的影響，也從此進(jìn)入遺傳學(xué)研究領(lǐng)域。

　　莫諾回國后仍到巴黎大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)室，在泰瑟爾領(lǐng)導(dǎo)下準(zhǔn)備博士論文。從1937年起，他聽從萊沃夫的勸告和指導(dǎo)，改用大腸桿菌進(jìn)行生理學(xué)研究。在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)了所謂“二階段生長曲線”的現(xiàn)象，這實(shí)際上已經(jīng)是莫諾關(guān)于基因調(diào)控研究工作的開端。

　　1938年，莫諾與布魯爾（Odette Bruhl）結(jié)婚。她是一位考古學(xué)家，對中國西藏和尼泊爾藝術(shù)有專攻，后來成為一座博物館館長。他們生有一對孿生子，后來一個成為物理學(xué)家，一個成了地質(zhì)學(xué)家。?二戰(zhàn)爆發(fā)，巴黎淪陷。莫諾參加了反法西斯的地下抵抗運(yùn)動，科學(xué)研究工作時(shí)斷時(shí)續(xù)。1941年夏，莫諾取得博士學(xué)位。他把猶太血統(tǒng)的妻子和兩歲的孿生子送到鄉(xiāng)村，自己留在巴黎堅(jiān)持斗爭。由于敵人的搜捕，1943年莫諾被迫離開巴黎大學(xué)，轉(zhuǎn)到巴斯德研究所萊沃夫?qū)嶒?yàn)室，一邊從事反法西斯斗爭，一邊研究細(xì)菌中的適應(yīng)酶問題。?

　　1944年底，戰(zhàn)爭結(jié)束，莫諾退役回到巴黎大學(xué)，全力投入科學(xué)研究。由于他的工作不為學(xué)校重視，1945年秋他又轉(zhuǎn)到萊沃夫所在的巴斯德研究所，在微生物生殖實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)其大腸桿菌生理的研究。1953年任細(xì)胞生物化學(xué)系主任，1971年任巴斯德研究所所長，直至1976年逝世。

　　莫諾關(guān)于基因調(diào)控理論的研究，始于1937年他用糖液培養(yǎng)大腸桿菌過程中發(fā)現(xiàn)的所謂“二階段生長曲線”這一異�，F(xiàn)象。本來，用各種單糖、雙糖或其混合物為能源培養(yǎng)細(xì)菌，其生長速度是糖濃度的函數(shù)。但是，當(dāng)莫諾用葡萄糖和乳糖同時(shí)作為能源時(shí)，曲線開始上升，在葡萄糖用完時(shí)，曲線變得平坦，過一段時(shí)間以后再上升。這就是所謂“二階段生長曲線”。莫諾開始以為是發(fā)生了某種抑制作用。但萊沃夫告訴他，消化乳糖的酶需要一段時(shí)間以后才出現(xiàn)，類似于早先有人提出過的“酶的適應(yīng)作用”。莫諾在相當(dāng)長的時(shí)間里受這一思想影響，直到1943年，莫諾在研究了前人的許多實(shí)驗(yàn)和假說的基礎(chǔ)上仍然認(rèn)為，他在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的二階段生長曲線是表明酶的適應(yīng)作用的一種特殊生化模式�？梢哉f，莫諾從1943年開始，一直堅(jiān)持的指導(dǎo)思想是：“適應(yīng)酶”是由于對“底物”的適應(yīng)，是從體內(nèi)已經(jīng)存在的“前體”轉(zhuǎn)變而來的。但是到1948年，由于他和美國紐約大學(xué)的科恩（M·Cohn）的合作研究，他宣布放棄“酶的適應(yīng)作用”的概念，建立起“酶的誘導(dǎo)作用”的概念，亦即分解乳糖的酶是由于“底物”的誘導(dǎo)產(chǎn)生的。“適應(yīng)酶”也從而改稱“誘導(dǎo)酶”。這時(shí)，莫諾發(fā)現(xiàn)在乳糖代謝中不是只有一種酶而是有三種酶的共同參與。除了??半乳糖苷酶外，還有??半乳糖苷通透酶和??半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶。這三種酶都由一個共同誘導(dǎo)物激活，莫諾推論控制這三種酶合成的基因在染色體上必定是相鄰的。

　　1950年，原來學(xué)習(xí)外科醫(yī)學(xué)的弗朗索瓦·雅各布（Francois Jacob）由于興趣的驅(qū)使，到萊沃夫?qū)嶒?yàn)室作研究生。他思想活躍，善于鉆研，長于實(shí)驗(yàn)。他的到來，促進(jìn)了莫諾的研究。特別是他建立的細(xì)菌有性繁殖遺傳實(shí)驗(yàn)分析方法對莫諾乳糖體系研究計(jì)劃的開展起了關(guān)鍵作用。1957年9月，更由于美國加州伯克利大學(xué)病毒實(shí)驗(yàn)室的帕迪（Arthur Pardee）利用休假來到莫諾實(shí)驗(yàn)室工作，使他們?nèi)�人有機(jī)會得以共同進(jìn)行一項(xiàng)用細(xì)菌遺傳分析研究乳糖體系的計(jì)劃，這就是在科學(xué)史上十分有名的所謂“Pa Ja Mo實(shí)驗(yàn)”，Pa、Ja、Mo分別由三個人姓名的前兩個字母拼成。這一實(shí)驗(yàn)對乳糖操縱子理論的建立起了決定性的作用。

　　Pa、Ja、Mo實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容是：將能合成??半乳糖苷酶的細(xì)菌（z+）與不能合成該酶的細(xì)菌（z-），以及加入誘導(dǎo)物后能合成該酶的細(xì)菌（i+）與不需誘導(dǎo)物就能合成該酶的細(xì)菌（i-），進(jìn)行相互之間的交配（正反交），記錄酶產(chǎn)生的時(shí)間和酶活性的增長速度，找出相互之間的關(guān)系。這是由帕迪、雅各布、莫諾三人合作進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)，主要由帕迪實(shí)際操作，是一項(xiàng)既花費(fèi)時(shí)間和精力又十分枯燥乏味的勞動。然而，對這一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋，卻導(dǎo)致了一個嶄新的遺傳理論——基因調(diào)控理論的提出。

　　這一理論認(rèn)為：在大腸桿菌中，控制乳糖代謝的三個結(jié)構(gòu)基因（β半乳糖苷酶基因z、β半乳糖苷通透酶基因y和β半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶基因a）是在細(xì)胞染色體的相鄰位置上，受同一“開關(guān)”的控制，因?yàn)檫@三種酶的產(chǎn)量總是相關(guān)的，而且這些基因的排列是順型的。決定開關(guān)的基因被稱為“操縱基因”。操縱基因（o）位于三個結(jié)構(gòu)基因（z、y、a）的與z相鄰的一端。操縱基因與結(jié)構(gòu)基因組成一個操縱子。過去作為誘導(dǎo)基因的i，實(shí)際上是一個調(diào)節(jié)基因，決定著一種阻遏物的生成，并區(qū)別于直接決定蛋白質(zhì)（酶）結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基因。i基因位于o基因的另一端，o基因則在i和z兩基因之間。開關(guān)調(diào)控的機(jī)制是：當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)物（如乳糖）不存在時(shí)，i基因產(chǎn)生的阻遏物阻止了操縱基因（o）的開動，mRNA不能轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因上的密碼，蛋白質(zhì)（酶）的合成不能進(jìn)行，即這時(shí)三個結(jié)構(gòu)基因（z、y、a）都處于“關(guān)閉”狀態(tài)。但是在加入誘導(dǎo)物（乳糖）后，i基因產(chǎn)生的阻遏物與誘導(dǎo)物結(jié)合而失活，操縱基因隨之開動，mRNA的轉(zhuǎn)錄開始，蛋白質(zhì)合成進(jìn)行，分解乳糖的三種酶得以產(chǎn)生。當(dāng)細(xì)胞中乳糖被分解完后，阻遏物又恢復(fù)其活性狀態(tài)，重新又阻止操縱基因的開動。這個既有實(shí)驗(yàn)又有理論的長篇報(bào)告，題為《蛋白質(zhì)合成的遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制》，由莫諾執(zhí)筆，與雅各布聯(lián)合署名，發(fā)表在1961年英國的《分子生物學(xué)雜志》上。

　　這篇報(bào)告是第一篇系統(tǒng)論述在基因水平上調(diào)節(jié)控制的科學(xué)文獻(xiàn)，包括了從適應(yīng)酶開始到操縱子理論建立的全部內(nèi)容。在該文中，莫諾和雅各布第一次預(yù)言了mRNA的存在和作用，并很快由雅各布和布倫納（S.Brenner）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。它豐富了“一個基因一個酶”的理論。這份報(bào)告是1960年12月完成的，盡管這時(shí)有關(guān)蛋白質(zhì)生物合成的各種假說已被分子生物學(xué)界所接受，但實(shí)驗(yàn)的直接證據(jù)還不很充分，第一個被破譯的遺傳密碼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是在1961年夏天才宣布的。所以，在這個時(shí)間莫諾和雅各布提出乳糖操縱子理論，闡明基因調(diào)節(jié)控制蛋白質(zhì)的合成，其創(chuàng)見性和洞察力確是驚人的。

　　莫諾和雅各布提出的乳糖操縱子模型是分子遺傳學(xué)中繼DNA分子結(jié)構(gòu)以來的另一項(xiàng)重大成就，在發(fā)表當(dāng)時(shí)，生物學(xué)界反應(yīng)之強(qiáng)烈，較之1953年沃森和克里克的DNA雙螺旋模型實(shí)有過之。它開創(chuàng)了基因調(diào)控機(jī)制的研究，預(yù)言了mRNA的存在，導(dǎo)致mRNA的證實(shí)，從而使遺傳密碼的實(shí)驗(yàn)研究得以開始，因而使分子遺傳學(xué)的整個體系得以建立，其意義十分深遠(yuǎn)。莫諾、雅各布和他的導(dǎo)師萊沃夫也“由于酶的遺傳控制和病毒合成方面的發(fā)現(xiàn)”，在1965年榮獲諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。他們?nèi)�人都是法國人，不僅為法國科學(xué)界也為法國人爭得了光彩，因?yàn)檫@是自1935年約里奧·居里夫婦獲化學(xué)獎的三十年后法國人再次獲獎。

　　莫諾于1976年5月31日在戛納患白血病去世，享年66歲。

　　莫諾在科學(xué)史上享有崇高的地位。他不但是遺傳調(diào)控理論——操縱子學(xué)說的創(chuàng)立者，而且還有著其他方面的重要建樹，如他建立了蛋白質(zhì)的變構(gòu)理論。在上世紀(jì)分子生物學(xué)家的精英中，他和F.克里克同時(shí)被譽(yù)為“理論家”。在莫諾去世后，他的老師和摯友萊沃夫曾頌揚(yáng)說：他不僅有一系列偉大發(fā)現(xiàn)，而且每一發(fā)現(xiàn)都產(chǎn)生了新概念，開辟了新前景，他不僅是一位才華橫溢的科學(xué)家，而且是一位聲譽(yù)卓著的學(xué)派奠基人。

　　參 考 文 獻(xiàn)（References）:

　　[1]Jacob F,Monod J.Genetic Regulatory Mechanism in the Synthesis of Protein.Journal of Molecular Biology,1961,3:318-356.

　　[2]李佩珊，徐蘭.雅克·莫諾——基因調(diào)節(jié)理論的創(chuàng)立者.自然辯證法通訊，1987，6：52-63.

　　[3]任本命，王虹.遺傳學(xué)簡史.西安:西安地圖出版社，1999.