谈家桢与大学科研-第7章

第7章 青山绿水好湄潭 东方剑桥誉海外

  1940年2月,浙江大学全校搬迁至贵州遵义地区。
  遵义当时是贵州北部的一个县城,后因中国工农红军在l935 年1月长征途中在此召开遵义会议而闻名迩,当时,遵义全城人口不过20万人,黄褐色的三合土街面高低不平,是实在不起眼的一个小山城。
  生物系被分配到一栋二层小楼,楼上还有一个阳台。谈家桢便在阳台上设计了一个实验台,打开“百宝箱”,安置上显微镜,与盛祖嘉一起借着自然光观察,继续进行着有关瓢虫、果蝇遗传的研究。
  浙大来到遵义时,大量租用民居,但毕竟遵义城小,容纳不了偌大的浙大。于是经过实地考察,在1940年秋,理学院的生物系、农学院被搬迁至遵义以东75公里的湄潭县城。浙大湄潭分校的办公室设在文庙,文庙外小广场的照壁上大书“国立浙江大学”,大成殿为图书馆,东西两廊的空间为公共教室,钟楼、明伦堂成了部分学生宿舍。

文庙外广场的照壁上大书“国立浙江大学”

大成殿为图书馆

  浙大校区被分置在三处(贵阳青岩不计):校本部和文、工两院住遵义;理、农两院住湄谭;师范学院六个系,分成文、理两组,文组留遵义,理组赴湄潭。这样安排的主要考虑是充分利用有限的教学设备、实验仪器等。一年级住在湄潭的永兴场。
  遵义、湄谭、永兴三地相距一百多里,这样安排除了是因为遵义地区无法满足相对集中的学校用房要求,尚有其他安全方面的考虑。但由浙大校舍连成的“大学城”,这在全世界单个大学层面的历史上,是前所未有的。
  生物系和理科研究所生物学部,设在遵义到湄潭公路旁的唐家祠堂。
  唐家祠堂因年久失修而破败不堪,四面透风,摇摇欲坠。浙大生物系师生们自己动手,略为加固与修葺,便安排院内朝南一排房子分别辟为贝时璋动物实验室、罗宗洛植物生理实验室、张肇骞植物分类实验室、张孟闻动物学研究室等教授的实验室,谈家桢则取一间偏房来养瓢虫、果蝇,另外一间做学生实验用房,名曰细胞遗传实验室。另外,还有两大间学生用的实验室和专业图书室、药品仪器室,两小间可供做实验学生住宿的房间。
  没有电灯,就用煤油灯;没有电灯、煤油灯,只能用陶制的高脚菜油或桐油灯。战时在山区煤油是极为宝贵的,那时在生物系里,只有谈家桢的研究生施履吉享有拥有灯罩以保持灯光不摇曳的煤油灯,因为他要在高倍的显微镜下观察蝗虫染色体的着丝粒结构,而其他教师则只能使用桐油灯照明了。
  没有自来水、实验室就雇佣当地一位农民,从1.5千米外的湘江挑水,每天需要来回多次担回十多担,有的时候甚至达到二三十担。谈家桢则带领学生,土法上马地以水桶架设在离地6米左右,并用水架放置在高处来替代水塔。谈家桢在少年时期随外祖父学习的木匠手艺,在此时得到了施展。水塔还设置了高大的木梯,可使挑水的农民方便地将江水倒入水塔。湄江水看似清澈,但也需将河水用土法过滤后,才能代替自来水用于清洗试管及实验所需。
  没有实验用冰箱、恒温箱,就挖地窑来代替。
  果蝇冬天怕冷,夏天则在29℃以上便不能生育。所以,夏天得让果蝇在地窑里生活,冬天则需要恒温箱加热了。农学院植保系的陈鸿逵教授想到,把碳磨成粉并做成长条,放在地窑里替代恒温箱的热源,点燃一端让火慢慢地燃到另一端来保持温度。有时候碳粉的量控制不好或失效,温度突然上升,果蝇免不了绝种,相关实验就此半途而废。
  没有温室,使用略微透明的油纸代替玻璃搭建。
  以竹管做成导管、瓦盆替代蒸发皿、竹签替代回形针等办法来解决实验用具短缺的问题。
  难以想象,谈家桢等浙大的一干教授就是靠这些粗陋的实验设备与条件,来完成他们的各项研究。没有条件,就地取材并集体创造,亲力亲为。他们各自又专注地研究,心无旁鹜,并能在实验中体会乐趣,从中总结出客观规律,得出相应的结论来印证理论与设想。
  下面这张珍贵的照片是1940年浙江大学生物系当年毕业的部分学生与老师们的合影。可以从照片里解读出,贝时璋、谈家桢等人虽历经迁校之苦,但刚稳定下来的环境是他们内心中所期待的。教学与科研在这个团体里是铁的任务,不可替代。谈家桢单手支着下巴、左脚翘起的动作,是整个教师团队里最突出的。

唐家祠堂边,浙大农场牌坊前的浙大师生留影(1941年)
二排左一:盛祖嘉,左六起:谈家桢、江希明、蒋天鹤,贝时璋
一排左一起:施履吉、刘祖洞

  这张照片之珍贵,在于它是从1937年浙江大学迁校始到1941 年这四年动荡时期内在生物系毕业的部分同学与老师的合影,背景是唐家祠堂边浙江大学在湄潭的农场基地。或许其中大部分学生没有这张照片,但影像却记录了这段历史。
  1942年,浙大湄潭分校生物系成立研究所,全称为浙江大学研究所理科研究所生物学部,后改称生物学研究所,下设三个研究小组:贝时璋领导的实验形态学,罗宗洛领导的植物生理学, 谈家桢领导的遗传学。除招收国内研究生外,还有印度研究生。
  谈家桢的研究团队主要以亚洲瓢虫、黑蝇为实验材料,进行经典性群体遗传学研究。
  在贵州遵义、湄潭地区捕捉到的异色瓢虫,代表着我国西南地区的地理变异遗传类型。此外,他们还对果蝇进行性比测定、地理变异和季节性变化的测定。
  谈家桢在湄潭期间,前后有多位研究生在他的实验室里学习和工作。
  从1940年起就跟随着谈家桢的盛祖嘉,1941年升为助教。那时,他一面在唐家祠堂里继续“果蝇基因的定位”研究,另一面在永兴的农学院兼课,并将研究的初步成果发表在《果蝇研究通讯》上,写了一篇通讯论文。
  第二位是施履吉。他于浙大农学院毕业后,迸入谈家桢实验室做研究生兼助手,是一位学习刻苦、富有创新能力,可谓“心灵手巧”的实干家。由于浙大助教名额有限,工资无法着落,在盛祖嘉升任助教后,原给盛祖嘉的洛氏基金项目下的一份工资,转给了施履吉。
  1941年徐道觉从大学本科毕业。徐道觉与施履吉是同一个班级的,毕业后先在广西农学院当李景钧教授的助教,后要求到谈家桢实验室工作。他那时已经申请了洛氏基金会研究基金,这笔钱足够支付他日常的研究和生活费用。
  1940年末的一个晚上,大四学生徐道觉到蔡邦华教授家请教有关昆虫方面的问题,顺便请教毕业后的工作事宜。恰巧谈家桢与蔡邦华两人住在一套房子,徐道觉登门造访时,两位教授正在前院聊天。谈家桢便告诉徐道觉他正在研究瓢虫,而又需要一名有昆虫学背景知识的助手。谈家桢在教授课程《细胞学》时,对徐道觉就有印象,因为他是少数能得A分的学生。徐道觉是个非常有悟性的学生,对昆虫学的学习十分轻松,他随后发觉这门学科大部分是描述性的,而对生物最基本的方面讲述不够,换句话说,昆虫学的知识不够他“塞牙缝”的。选修了谈家桢的遗传学课程后,第一次知道生物学是能够通过实验室工作定量地测量实验结果并进行数据分析的,且课程修完后得了全班唯一最高的B分, 感到异常兴奋,因而旱已有改学遗传学知识的愿望。徐道觉随即要求到谈家桢实验室工作,于是两厢一拍即合。
  徐道觉本身是学昆虫学的,专业知识扎实,为人热心,在野外采集时,一眼能辨别众多昆虫,自然赢得了包括唐觉在内的许多同学的拥戴。徐道觉、唐觉、葛起新、李学骝走得比较近,在农场食堂就餐时四人一桌,朝夕相处,晚上一起自修、做功课,不到午夜不就寝。休息日多做野外采集。唐觉受命建立昆虫标本室,徐道觉就出主意并帮助设计,将过去所采集在三角纸袋内保存完好的标本,逐渐软化针插整姿展翅,干燥后以分类系统,即按分目、分科,插入玻璃面板的木制盒内。经过几年的积累,所藏昆虫可观,且有众多珍稀种类,后在湄潭还开过一个“昆虫世界”展示会。抗战胜利后,这些标本经妥善包装,运返杭州。
  徐道觉加入谈家桢实验室的第一项任务,是去广西采集瓢虫。在柳州的一处小松林里有数不清的瓢虫,徐道觉很快将带去的标本管装满了成虫和蛹,立即返回湄潭。
  徐道觉在谈家桢实验室里,很快学会了利用果蝇、摇蚊( Chironomus)做实验材料,使用压片法观察唾腺染色体。他第一篇用英文发表的论文,就是关于摇蚊的唾腺血染色体的。他发现在第II号染色体的一个座位上,泡(pull)存在多样性;无泡、杂合泡、全泡。这些遗传变异出现的频率,服从哈迪-温伯格(Hardy-Weinberg)定律。几年后比尔曼(Wolfgang Beemann )告诉徐道觉,在那个座位上无泡的昆虫不能在它们的唾腺里合成某种蛋白质。
  在研究多线染色体的时候,从显微镜里徐道觉亲眼看到了染色体,他感到非常快乐,并希望能更多地了解。随后,他转向研究染色体的减数分裂,在湄潭易得的实验材料中选择了蝗虫和植物。蝗虫(Phloeoba infumata)的减数分裂过程使徐道觉大开眼界,直到现今都叹服显微镜下这美丽的形态。于是他与刘祖洞一起合作,发现在某些标本里有额外的细小常染色体。通过研究获得的所有种群都有三个基因型:正常(2N♂=23),多一个(2N+l=24),多两个(2N+2=25)。在减数分裂时,两个微小染色体组成一个二价体,并正常分离。他们进而得到了六个种群的数据,刘祖洞做了数学分析,并合作写成一篇论文。1948年徐道觉到美国留学时,把论文稿件交给《进化》杂志编辑迈尔教授( Emst Mayr),迈尔则将论文寄给了芝加哥大学的莱特教授(Sewall Wright)并请他审阅(莱特是群体遗传学和生化遗传学的权威)。一周后徐道觉收到莱特长达7页,且不隔行打印的回信,信中极细致地分析了论文中的数据指出使用不同的方程得到的结论是不对的,并列举了六种其他的可能性,要求增加更多的数据来看符合哪一种可能。让徐道觉感动的是,莱特能花一周的时间给陌生的中国留学生提建议,感觉有点不可思议。再过数年,在巴港(Bar Harbor)召开的一次会议上,徐道觉遇见莱特教授,再次表达了谢意,并告诉他无法继续建议所说工作,因为已不能回中国。于是,与刘祖洞合作的这篇论文至今无法发表,成为遗憾。
  1942年毕业于广西农学院的刘祖洞,经徐道觉的介绍进入谈家桢实验室当研究生,同时在浙大附中教唯物学,后又留任浙大。刘祖洞解放前夕去美国攻读博士学位,开始从事哺乳动物遗传学研究,后搞人类遗传学。由于刘祖洞数学基础厚实,又善于实验操作.结合人类遗传学的家系分析,在动物、人类遗传学方面的研究成绩显著,为开拓和发展中国的人类和医学遗传学做出了很大的贡献。
  因盛祖嘉、施履吉、徐道觉、刘祖洞在谈家桢的第一代研究生里,各自都有“独门绝技”,在各自从事的遗传学领域里建树颇深,所以被后人就称为“四大金刚”。
  第二代研究生有甘尚澎、陈瑞娟(女)、项维[1]、张本华、雷宏椒、陈瑞棠、顾国彦等人。
  至此,唐家祠堂的谈家桢实验室有了那么多意气风发的年轻学者,师兄学妹相互帮助,研究工作搞得很热闹。例如,细胞学技术就由施履吉、刘祖洞教。
  为了果蝇细胞遗传学实验研究,大家去野外采集果蝇。可到了冬天,如何让这些果蝇过冬,却把学生们难住了。通过实践与请教,他们想到挖地窑,上面铺上灰泥、炭精等材料并做到及时更换、以人工控制温度和湿度。时常也通过燃烧炭精条的方法来加温。一个冬天下来,仍死了不少果蝇。这个时间段,学生们花了许多时间进行果蝇养殖、分类、杂交、编号、制片、细胞学研究等大量基础性工作。
  为进行瓢虫色斑遗传研究,学生们要到山沟、田野去采集瓢虫。瓢虫需要吃蚜虫,还要花大力气去捉蚜虫来喂瓢虫。天气渐冷,蚜虫找不到了,瓢虫生存就有问题。谈家桢和几代学生们, 都花了大力气进行配制瓢虫的人工饲料的工作。

[1] 当时,印度与重庆政府有文化交流协定,按照协定印度政府派遣两名留学生到浙大:一位跟随数学系陈建功教授;另一位就是甘尚澎(Kahn),他作为谈家桢的入室弟子,学习植物细胞遗传学,两年后回国。印巴分治后,甘尚澎任巴基斯坦一所农学院院长。
  陈瑞娟是浙大一位历史系教授的侄女。
  1944年,从浙大农学院毕业的项维,先随美国远征队驻云南的“飞虎队”指挥陈纳德将军做翻译,后转投谈家桢实验室,从事细胞遗传学的研究。

  在进行显微镜观察之前,先要制作专业观察片。施履吉做的制片是最好的,已经是谈家桢助教的盛祖嘉常常感叹,他也按照施履吉教他的程序和要求来做,但做出的制片质量始终不如施履吉的制片。难怪,当年沪江大学刘廷尉教授来访时,看了施履吉制备的染色体标本,连呼“Beauty”不止。
  这个故事不仅体现了施履吉有一双巧手,更主要的是体现了师生之间相互学习、研究的氛围。
  谈家桢在这艰难的岁月里,已经从一个年轻的学者、遗传学的研究者,在浙大竺校长倡导的“不图虚名、不尚浮夸、敦厚淳朴、实事求是”的“求是”精神感引下,一以贯之地深入研究和不断总结,逐渐转型为一个遗传学专家、生物学教育家。谈家桢在遗传学研究和指导研究生的工作中,坚持“教而不包”的理念,提倡学习并专业、精深地钻研,讲究细节。这些为他的学生们所接受并有表达。
  浙大生物系的教师们群体性地做了开创性的科学研究工作,这在当时贵州湄潭乡间这种艰难困苦的条件下,是不可思议的,却又是摆在人们面前的事实。
  特别是谈家桢在1944年春发现的瓢虫嵌镶(mosaic)显性现象,而后又经过更为艰苦的实验验证、理论分析工作,最终总结得到最具代表性的成就。
  1944年10月,英国文化学会派李约瑟教授来浙江大学参加中国科学社的30周年年会。
  李约瑟博士在后来著述的《科学前哨》[1]一书中记述:在湄潭,研究工作是活跃的。生物系正在进行着腔肠动物生殖作用的诱导现象和昆虫内分泌等研究。这里关于甲虫类瓢虫所有奇异的色彩因素的遗传方面的工作,在美国已引起很大的兴趣……李约瑟博士所记录的正是浙大生物系三个研究所领军人所做的工作。《科学前哨(Science Outpost)》实录了浙大在战时内地艰苦奋斗并培育人才、献身科学研究的动人场景与精神,书中盛赞浙大为“东方的剑桥”。

[1] 此书英文版1948年由英国伦敦先驱出版社出版,日文版1986年由日本东京平凡社出版。

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