劉易斯·沃爾珀特（1929—2021）

編譯 許林玉

劉易斯提出的位置信息理論在發育生物學這一領域的建設中發揮了關鍵作用。

2021年1月28日，發育生物學領域的杰出人物劉易斯·沃爾珀特（Lewis Wolpert）與世長辭，享年91歲。劉易斯提出了位置信息理論，用以解釋胚胎發育過程中模式的形成，他的工作在發育生物學這一領域的創立與發展中發揮了關鍵作用。

劉易斯1929年10月19日出生于南非約翰內斯堡，曾就讀于南非威特沃特斯蘭德大學，主修土木工程，于1950年獲理學學士學位。1953年，他離開南非前往以色列，又于1954年來到英國倫敦。在倫敦帝國理工學院獲得土質力學碩士學位之后，劉易斯進入倫敦國王學院攻讀博士學位，與生物學家詹姆斯·丹尼利（James Danielli）成為同學，一起研究海膽胚胎細胞分裂的機制。在位于瑞典克里斯汀堡的海洋站，劉易斯與胚胎學家特里格夫·古斯塔夫森（Trygve Gustafson）相識相知，他們的工作表明，通過少量的細胞特性便可解釋胚胎形狀經歷復雜變化的原因。1960年，劉易斯被聘為倫敦國王學院的講師；1966年，他被任命為米德爾塞克斯醫院醫學院（該醫學院于1988年與倫敦大學學院合并）院長，并一直在該校工作至2004年退休。

20世紀60年代初，劉易斯致力于研究水螅（一種小型淡水動物）的再生。水螅胚胎和海膽胚胎都可以調節自身比例——如果一個部分被移除，整個模式就會在剩下的組織中以較小的規模進行自我重組。劉易斯根據自己的工程專業背景提出了一個模型，認為生物體內部的位置由兩個固定邊界區之間的線性梯度指定。他指出，生物體（如頭、軀干和尾巴齊全的動物）的橫剖面圖與法國國旗的藍、白、紅具有相似之處。1966年，他在一個理論生物學研討會上首次提出了這一想法。之后，他對這一想法進行了進一步探索，并于1969年將研究成果發表在《理論生物學》期刊上。劉易斯的思想最初遭到了強烈反對，但分子生物學奠基人悉尼·布倫納（Sydney Brenner）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）鼓勵他堅持研究。

模式形成是控制胚胎空間組織的過程，這個過程將導致形成精確有序的分化細胞陣列。劉易斯提出，這一過程分為兩個截然不同的階段。首先，細胞被某種機制（例如，通過一種類似法國國旗色彩排列順序的機制）告知它們在胚胎中的位置；然后，它們根據遺傳結構和發育歷史來“編譯”這個位置值，從而分化形成特定的細胞或組織類型。位置信息理論以一種預測性的全新方式，將以往研究者的各種觀點匯集起來。在那個發展生物學家主要關注基因轉錄機制的時代，這一理論堪稱具有革命性。該理論應用范圍廣泛，對發育的許多方面都做了詳細闡釋，包括對脊椎動物胚胎和無脊椎動物胚胎的橫剖面圖進行規范。

20世紀90年代，劉易斯編寫了《發育原理》的教材，向讀者介紹相關概念。在劉易斯的實驗室里，氛圍總是令人歡欣鼓舞，這很大程度上是因為劉易斯本人對工作充滿熱忱。

劉易斯的興趣和影響力遠遠超出了發育生物學領域。他喜歡騎自行車、打網球，積極通過廣播和電視向英國的普通民眾宣傳科學。他還撰寫了數本科普書籍，其中最著名的是基于他本人的抑郁癥經歷而創作的《惡性悲傷》。在《科學的非自然本質》一書中，劉易斯認為科學與藝術迥然不同，因為科學與世界的運作方式有關，而藝術則屬于個人創造。但我們想知道如果沒有他，發育生物學家是否還會將自己的研究領域與法國國旗相關聯。

資料來源Science

更正說明：《世界科學》2021年第5期第64頁文章標題“喬治·卡拉瑟斯（1930—2020）”更正為“喬治·卡拉瑟斯（1939—2020）”。