60年前，“祖父悖论”被一群癞蛤蟆打破了

朱洗（1900.10.14-1962.7.24），实验生物学家，中国细胞生物学和实验生物学的创始人与奠基人之一。曾任上海生物研究所研究员、主任，1962年于上海去世。六十年前的那个三月，在朱洗教授和助手们的不懈努力之下，世界上第一批“没有外祖父的蟾蜍”在中国科学院实验生物研究所诞生。本文将追溯这些蟾蜍的“前世今生”，讲述朱洗教授的伟大成就。01自然界中的单性生殖人类对科学的研究时常始于观察。在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就观察到了单性生殖相关的现象。蜜蜂的生殖的确很难了解。倘若有若干种鱼类，不需要交合便能直接产生小鱼，则蜜蜂里又仿佛有类似的现象，至少在表面上是如此的。——《动物志》十八世纪，日内瓦自然主义哲学家查尔斯· 博内（Charles Bonnet）在老师列奥米尔（Réaumur）的指导下，成为最早观察到蚜虫单性生殖的人之一。

图片：博内与列奥米尔图源：wiki十九世纪前半段，其他科学家们也相继在蜜蜂、轮虫、水蚤、鳞翅类等生物上观察到了单性生殖。1856年，德国动物学家西博尔德（Karl Theodor Ernst von Siebold），在他的专著中首次创立了单性生殖的定义：雌性生殖器官完全发达的个体所产下的卵，不经受精也能发育成个体。然而那时，人们只观察到了现象，并没有足够的理论体系来解释单性生殖的过程。后来，德国生物学家奥古斯特· 魏斯曼（August Weismann）通过对水蚤的研究，从细胞学层面发现了用于单性生殖的卵细胞和用于有性生殖（精卵结合）的卵细胞有所不同——单性生殖的卵细胞减数分裂时只进行一次分裂，只抛弃一个极体。

左边是精子的减数分裂，右边是卵子的减数分裂可以简单理解为：魏斯曼观察到的单性生殖的卵细胞缺乏绿框内的第二次分裂过程。尽管并不是自然界中所有单性生殖的动物都有这一现象（例如：蚂蚁就进行正常的卵细胞减数分裂），但是魏斯曼的发现依然是科学的进步。02人工单性生殖人类好奇心带来的尝试总是势不可挡的。早在十八世纪，博内观察到单性生殖时，他的好友意大利生理学家斯帕兰札尼（Lazzaro Spallanzani）就企图在蛙类上研究人工单性生殖——用物理、化学的刺激代替精子，让蛙卵单独发育完成单性生殖。

斯帕兰札尼受当时认知与科学技术的限制，结果是一连串失败的尝试。但是，后来发现：斯帕兰札尼使用的一些工具（醋酸，电击与血液等），如果运用得当，的确能刺激一些物种的卵细胞进行单性生殖。在蛙类上的单性生殖研究始于1910年法国生物学家巴德荣（Jean Eugène Bataillon）的实验。当时，他使用的方法简单到不可思议，就是拿极细的玻璃丝（约20微米）去刺一下蛙卵。结果竟然只是这么一戳，一部分蛙卵便开始像受精卵一样分裂、发育。巴德荣自己都觉得这里面另有蹊跷。经过后续一系列研究，他终于发现是取出蛙卵时沾在外表的血液在作祟——针刺后，部分血细胞进入卵子，替代精子的作用使得蛙卵开始发育。

蛙卵正式受精（左列卵子）与血细胞刺激诱发的单性生殖（右列卵子）之间的区别朱洗绘制巴德荣当时刺了10000个蛙卵，得到120只蝌蚪。其中，有3只活到开始变态时期（即开始长腿、掉尾巴变成幼蛙的阶段），但没有一只熬过这个时期。1925年冬天，考上巴黎蒙伯利埃大学的朱洗先生，师从巴德荣教授学习生物学。他在实验室刺了37000个蛙卵，得到130只蝌蚪。其中，5只顺利变态发育成了幼蛙，但只有1只活了5个月。

朱洗先生在实验室图源：《工作就是生活，缅怀朱洗老师》学成归国后，朱洗继续在蛙类单性生殖这一课题上深入研究，不断改进实验。他在1959年发表的论文中总结道：前人在蟾蜍的卵上，做过人工单性生殖；他们所以没有得到好结果，没有得到蚪主要是缘于：1）卵带上的胶膜太厚，注射血球确有困难；2) 所用的针或许太粗一些，伤损了卵内有关造形物质的安排。……单倍体的蝌蚪数目较多，都缺乏生活カ：出膜不久，陆续死亡；最长命的也仅活 12 天。只有少数双倍体的能够和受过精的対照组中的一样，顺利成长。我们尚有两只身材中等的无父蟾蜍，它们已经生活了八个多月，都属雌性。1960年，朱洗和他的助手王幽兰一共针刺了40140颗蛙卵，得到167只蝌蚪。其中，有25只经过变态成为小蟾蜍，最后有2只长到成体(都是雌性)。其中1只蟾蜍在1961年3月从冬眠中苏醒后，经过注射脑垂腺激素，正常与雄性蟾蜍抱对。它在36小时之后，顺利产出3000多颗卵球。这些卵球发育良好，共得到“没有外祖父”的蟾蜍800多只。这是世界首次证明单性生殖的蛙类仍能繁育后代。这项单性生殖实验为后来很多胚胎学、细胞学上的技术（例如：克隆与胚胎干细胞）奠定了基础。03科学教导人类从前人类创造科学，今天科学教导人类。——朱洗朱洗的毕生心血大都用在了研究上，但他一直是善用时间的高手，在科研之外，他的一大爱好便是写科普。在朱洗的心中，科学研究固然重要，但科学普及同样举足轻重，自回国后他就一直致力于向大众通俗地讲述艰深的科学知识，一生写下400余万字的科普作品。“世界上是先有鸡还是先有蛋？最初的人类从何而来？动物雌雄如何决定？什么是心智？爱情的因果原因在哪里？”朱洗先生从这些能引起大家兴趣的问题说起，以基于论文与专著的严谨知识为背景，配合优雅文笔，写出了一整套集合生物学、人类学、心理学等多学科，又充满文学性与哲思的科普著作。在朱洗的众多科普读物中，最令人称赞的当属《现代生物学丛书》，对于上文那些稀奇古怪的问题，你都可以在这套书中找到答案。

文化生活出版社出版的《现代生物学丛书》之第二册《我们的祖先》

朱洗先生的部分科普著作他在这套名为《现代生物学丛书》的著作总序中写道：本丛书编辑的目的是要使学术大众化，要把那些深藏于实验室、专门著作、图书馆和博物馆里的生物知识，循着发展的次序，由浅而深，由简而繁，用畅达明确的文笔，写成系统丛书，可作青年学生的课外读物，亦为其它科学所不可少的参考书。从中可以看出，在解放前的蛮荒年代里，朱洗先生一直都坚持着他对发展科学、普及科学的理想，并为此投入了全部的生命。