卡西塔斯湖的基因化石探索之路

■ 王熙章

若干年前，美国洛杉矶有一支小分队经常在卡西塔斯湖农场进行夜间搜捕老鼠的行动。卡西塔斯湖老鼠非同一般，上帝赐给这些老鼠一种特殊的基因。科学地说，通过千万代的进化和演变，使卡西塔斯湖老鼠获得了抵抗致死性白血病病毒的能力。加德纳尔正在利用现代分子生物学手段，深化他的老鼠免疫研究课题。

1968年，时任南加州大学病理学教授的加德纳尔正潜心研究老鼠肺癌的生成和发展。他的研究工作引起了国家癌症所主任休伯纳尔的注意。休伯纳尔当时正在研究癌症与病毒之间的联系，现已查明这种病毒就是引发艾滋病的病毒HIV。应休伯纳尔的请求，加德纳尔开始从动物园或家养动物的血液中搜索这种难以捉摸的病毒样品，并很快发现了逆病毒。

除猫以外，加德纳尔也跟踪研究老鼠。科学家早已发现，通过实验室近亲杂交，逆病毒确实会使老鼠染上癌症。但是究竟这种病毒是否会使野外老鼠得癌症呢？加德纳尔观察了老鼠从小到老的生命全过程，研究了垂死老鼠所携带的病毒，结果是除卡西塔斯湖老鼠外，其他地方的老鼠根本就不携带任何逆病毒。

令人惊讶的是，高达20%的卡西塔斯湖老鼠被逆病毒感染并进而患有白血病。更为糟糕的是病鼠还伴发四肢瘫痪，往往在肿瘤恶化之前就死于瘫痪。加德纳尔对健康老鼠进行病毒注射实验，结果90%的注射老鼠都感染发病，瘫痪致死。加德纳尔感到迷惑不解，面对这种致死性病毒的严重威胁，卡西塔斯湖老鼠为什么不但不会绝种，而且还越发兴旺昌盛？难道另外80%的卡西塔斯湖老鼠通过遗传获得了天然抗病毒的能力？

20世纪70年代末，加德纳尔就开始验证自己的假设。他让卡西塔斯湖野生老鼠与已受感染的实验室老鼠进行交配。结果表明，卡西塔斯湖野生老鼠确实把显性基因遗传给后代。加德纳尔请奥伯里恩帮助找出遗传显性基因。奥伯里恩是位遗传学家，他对进化理论具有广泛兴趣，立即表示乐意提供帮助。如果能发现老鼠体内的抗病基因，这将是对他的新进化论观点的极大支持。奥伯里恩认为，在很久很久之前卡西塔斯湖老鼠的祖先就遭到与当今逆病毒类似的病毒袭击，通过千百万代的遗传，越来越多的卡西塔斯湖老鼠获得了抵抗病毒的基因。

为了证实上述论断，加德纳尔和奥伯里恩成功地从卡西塔斯湖老鼠的DNA中发现了约束基因。奥伯里恩认为，在古代卡西塔斯湖老鼠得传染病期间，一定发生过许多有趣的事情。比如，入侵的逆病毒感觉到无力把基因输入老鼠体内细胞中时，病毒便集中起来，一起涌入细胞（通常情况下只有一个病毒基因进入老鼠的DNA中，这种基因的功能就是为病毒制造蛋白质外壳。但是由于其他病毒基因没有进入白细胞，那么继续制造出的外壳没有用处）。

对老鼠细胞来说，没有病毒当然是好事。很自然的，无病毒蛋白质碎片便移向细胞表层，并向外突出，就像病毒细胞入侵时一样，它们也附着在细胞表面的受体上。科学家认识到，约束基因实际上是古代病毒入侵老鼠体内所留下的痕迹，老鼠也因祸得福，获得了免疫能力。加德纳尔和奥伯里恩在思索：既然自然进化会创造出如此有效的防病方法，那么人类为什么就不能创造出更好的防病办法呢？加德纳尔的合作者、分子生物学家莫里正打算把约束基因注入实验室老鼠体内。他所使用的方法实际上是模仿古代自然产生约束基因的方法。莫里和加德纳尔希望新生的“基因移植老鼠”能抵抗病毒性癌症。

奥伯里恩在20世纪70年代就指出并通过科学研究证实，我们人体的DNA中就留有几百种古代病毒感染的痕迹。从起源和特性来看，这种残迹与老鼠的约束基因十分类似，但有一个重要的区别：即人体基因残迹并不能抵抗病毒的入侵。

长期以来，科学家就在人体内寻找类似于卡西塔斯湖老鼠体内的那种逆病毒，但都没有获得成功。如果找到逆病毒，就有可能有约束基因。最近几年，人们发现了引起艾滋病的HIV病毒，因此情况大有改观。奥伯里恩正是在受HIV病毒感染的人体内发现HIV病毒对不同的人具有不同的作用效果。另外，从HIV感染到真正患艾滋病的发病时间长短也不一样；得病后存活的时间也有差别。奥伯里恩希望能找到主宰人体抗病能力的基因，这种基因可以决定某人是否会受到感染以及发病的快慢。如果他们能从人体上发现可抵抗HIV的基因，哪怕只具有部分抵抗能力，那么就可以利用这种基因预防艾滋病。

当加德纳尔开始进行夜间秘密捕鼠时，他并未预见到自己会走上研究人体抗艾滋病的研究道路。正如他所说的：“自从与奥伯里恩合作之后，我们便成为基因考古学家了。”