雅克·莫諾（Jacques Lucien Monod）是20世紀中期一位杰出的分子生物學家。他與方斯華·賈克柏和安德烈·洛夫共同獲得1965年諾貝爾生理學或醫學獎，以表彰他們關于酶和病毒合成的遺傳控制的發現。莫諾和雅各布在分子水平上探討了基因的調控機制，創立了操縱子理論，這一理論在生物學史上具有劃時代的意義。他的科學成就和極富傳奇色彩的一生給人留下了深刻的印象。
人物經歷
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，對查爾斯·達爾文進化論有特殊興趣，對莫諾影響很深。母親是蘇格蘭血統的美國人。莫諾是家庭四個孩子中的第三個。1917年幾經輾轉后全家定居于法國東南地中海城市戛納。在進大學前莫諾一直在這里受教育。1929年，莫諾進入巴黎大學生物系，1931年獲學士。在北部生物實驗站實習期間，莫諾結識了泰瑟爾（G·Teissier）、拉普金（L·Rapkine）、萊沃夫（A·Lwoff）和埃弗魯西（B·Ephrussi）四位法國生物學家，他們對莫諾的科學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。
莫諾大學畢業后受過一年微生物學訓練，研究過三年單細胞纖毛蟲，還到過格陵蘭進行生物學考察。1934年成為巴黎大學動物實驗室助教。1936年，埃弗魯西得到洛氏基金會資助在法國發展遺傳學，他看中了莫諾，便帶他到美國摩爾根實驗室學習一年。在那里，莫諾深受摩爾根小組學風的影響，也從此進入遺傳學研究領域。
莫諾回國后仍到巴黎大學動物實驗室，在泰瑟爾領導下準備博士論文。從1937年起，他聽從萊沃夫的勸告和指導，改用大腸桿菌進行生理學研究。在實驗中，他發現了所謂“二階段生長曲線”的現象，這實際上已經是莫諾關于基因調控研究工作的開端。
1938年，莫諾與布魯爾（Odette Bruhl）結婚。她是一位考古學家，對中國西藏和尼泊爾藝術有專攻，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家，一個成了地質學家。?第二次世界大戰爆發，巴黎淪陷。莫諾參加了反法西斯主義的地下抵抗運動，科學研究工作時斷時續。1941年夏，莫諾取得博士學位。他把猶太血統的妻子和兩歲的孿生子送到鄉村，自己留在巴黎堅持斗爭。由于敵人的搜捕，1943年莫諾被迫離開巴黎大學，轉到巴斯德研究所萊沃夫實驗室，一邊從事反法西斯斗爭，一邊研究細菌中的適應酶問題。
1944年底，戰爭結束，莫諾退役回到巴黎大學，全力投入科學研究。由于他的工作不為學校重視，1945年秋他又轉到萊沃夫所在的巴斯德研究所，在微生物生殖實驗室繼續其大腸桿菌生理的研究。1953年任細胞生物化學系主任，1971年任巴斯德研究所所長，直至1976年逝世。
科學地位
莫諾在科學史上享有崇高的地位。他不僅是遺傳調控理論——操縱子學說的創立者，還建立了蛋白質的變構理論，并被譽為“理論家”。他的老師和摯友萊沃夫曾頌揚說：莫諾不僅有一系列偉大發現，而且每一發現都產生了新概念，開辟了新前景，是一位才華橫溢的科學家和聲譽卓著的學派奠基人。莫諾還是一位優秀的音樂家和受人尊敬的科學哲學作家，他的著作《機遇與必然性》是對現代生物學哲學意義的深刻考察。莫諾在1973年成為《人文主義宣言II》的簽署者之一，展現了他對科學與人文價值的深刻理解。
科研成就
莫諾關于基因調控理論的研究，始于1937年他用糖液培養大腸桿菌過程中發現的所謂“二階段生長曲線”這一異?，F象。本來，用各種單糖、二糖或其混合物為能源培養細菌，其生長速度是糖濃度的函數。但是，當莫諾用葡萄糖和α-乳糖同時作為能源時，曲線開始上升，在葡萄糖用完時，曲線變得平坦，過一段時間以后再上升。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間以后才出現，類似于早先有人提出過的“酶的適應作用”。莫諾在相當長的時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驗和假說的基礎上仍然認為，他在細菌中發現的二階段生長曲線是表明酶的適應作用的一種特殊生化模式?？梢哉f，莫諾從1943年開始，一直堅持的指導思想是：“適應酶”是由于對“底物”的適應，是從體內已經存在的“前體”轉變而來的。但是到1948年，由于他和紐約大學的科恩（M·Cohn）的合作研究，他宣布放棄“酶的適應作用”的概念，建立起“酶的誘導作用”的概念，亦即分解α-乳糖的酶是由于“底物”的誘導產生的。“適應酶”也從而改稱“誘導酶”。這時，莫諾發現在乳糖代謝中不是只有一種酶而是有三種酶的共同參與。除了半乳糖酶外，還有半乳糖苷通透酶和半乳糖苷轉乙酶。這三種酶都由一個共同誘導物激活，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，原來學習外科醫學的方斯華·賈克柏（Francois Jacob）由于興趣的驅使，到萊沃夫實驗室作研究生。他思想活躍，善于鉆研，長于實驗。他的到來，促進了莫諾的研究。特別是他建立的細菌有性繁殖遺傳實驗分析方法對莫諾乳糖體系研究計劃的開展起了關鍵作用。1957年9月，更由于加利福尼亞州伯克利大學病毒實驗室的帕迪（Arthur Pardee）利用休假來到莫諾實驗室工作，使他們三人有機會得以共同進行一項用細菌遺傳分析研究α-乳糖體系的計劃，這就是在科學史上十分有名的所謂“Pa Ja Mo實驗”，Pa、Ja、Mo分別由三個人姓名的前兩個字母拼成。這一實驗對乳糖操縱子理論的建立起了決定性的作用。
Pa、Ja、Mo實驗的基本內容是：將能合成半乳糖苷酶的細菌（z+）與不能合成該酶的細菌（z-），以及加入誘導物后能合成該酶的細菌（i+）與不需誘導物就能合成該酶的細菌（i-），進行相互之間的交配（正反交），記錄酶產生的時間和酶活性的增長速度，找出相互之間的關系。這是由帕迪、雅各布、莫諾三人合作進行的一系列實驗，主要由帕迪實際操作，是一項既花費時間和精力又十分枯燥乏味的勞動。然而，對這一系列實驗結果的解釋，卻導致了一個嶄新的遺傳理論——基因調控理論的提出。
這一理論認為：在大腸桿菌中，控制乳糖代謝的三個結構基因（β半乳糖苷酶基因z、β半乳糖苷通透酶基因y和β半乳糖苷轉乙酰酶基因a）是在細胞染色體的相鄰位置上，受同一“開關”的控制，因為這三種酶的產量總是相關的，而且這些基因的排列是順型的。決定開關的基因被稱為“操縱基因”。操縱基因（o）位于三個結構基因（z、y、a）的與z相鄰的一端。操縱基因與結構基因組成一個操縱子。過去作為誘導基因的i，實際上是一個調節基因，決定著一種阻遏物的生成，并區別于直接決定蛋白質（酶）結構的結構基因。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。開關調控的機制是：當細菌細胞內誘導物（如α-乳糖）不存在時，i基因產生的阻遏物阻止了操縱基因（o）的開動，mRNA不能轉錄結構基因上的密碼，蛋白質（酶）的合成不能進行，即這時三個結構基因（z、y、a）都處于“關閉”狀態。但是在加入誘導物（乳糖）后，i基因產生的阻遏物與誘導物結合而失活，操縱基因隨之開動，mRNA的轉錄開始，蛋白質合成進行，分解乳糖的三種酶得以產生。當細胞中乳糖被分解完后，阻遏物又恢復其活性狀態，重新又阻止操縱基因的開動。這個既有實驗又有理論的長篇報告，題為《蛋白質合成的遺傳調節機制》，由莫諾執筆，與雅各布·巴內特聯合署名，發表在1961年英國的《分子生物學雜志》上。
這篇報告是第一篇系統論述在基因水平上調節控制的科學文獻，包括了從適應酶開始到操縱子理論建立的全部內容。在該文中，莫諾和雅各布第一次預言了mRNA的存在和作用，并很快由雅各布和布倫納（S.Brenner）用實驗證實。它豐富了“一個基因一個酶”的理論。這份報告是1960年12月完成的，盡管這時有關蛋白質生物合成的各種假說已被分子生物學界所接受，但實驗的直接證據還不很充分，第一個被破譯的遺傳密碼的實驗結果還是在1961年夏天才宣布的。所以，在這個時間莫諾和雅各布提出乳糖操縱子理論，闡明基因調節控制蛋白質的合成，其創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中繼DNA分子結構以來的另一項重大成就，在發表當時，生物學界反應之強烈，較之1953年沃森和弗朗西斯·克里克的DNA雙螺旋模型實有過之。它開創了基因調控機制的研究，預言了mRNA的存在，導致mRNA的證實，從而使遺傳密碼的實驗研究得以開始，因而使分子遺傳學的整個體系得以建立，其意義十分深遠。莫諾、雅各布和他的導師萊沃夫也“由于酶的遺傳控制和病毒合成方面的發現”，在1965年榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。他們三人都是法國人，不僅為法國科學界也為法國人爭得了光彩，因為這是自1935年讓·約里奧－居里夫婦獲化學獎的三十年后法國人再次獲獎。
莫諾不僅在基因調控領域有所建樹，他還與讓-皮埃爾·尚日和方斯華·賈克柏一起提出了變構轉變的理論，解釋了構象效應如何使酶能夠激活或抑制反應。他對酶學做出了重要的貢獻，這已成為協同作用最廣泛接受的解釋。
個人影響
莫諾不僅是一位生物學家，還是一位優秀的音樂家和受人尊敬的科學哲學作家。他是第二次世界大戰期間法國抵抗運動的作戰參謀長。1970年，莫諾出版了《機遇與必然性》，這是一本基于他1969年在波莫納學院的一系列講座的書。這本書是一部簡短但有影響力的對現代生物學哲學意義的考察，面向普通讀者。莫諾在書的題詞中承認了他與法國存在主義者的聯系，引用了阿爾貝·加繆《西西弗斯的神話》的最后一段。在總結了生物學的幾個領域的最新進展，包括他自己的研究，莫諾強調了信息如何以物質形式存在，并因此能夠影響世界上的事件。莫諾的哲學著作表明，他意識到這樣的系統可以通過進化和自然選擇產生和發展。莫諾的工作在進化和生物化學的偶然性和必然性與人類選擇和倫理之間建立了橋梁，這一點可以通過他對哲學家、生物學家和計算機科學家如丹尼爾·丹尼特、道格拉斯·霍夫斯塔德、馬文·明斯基和理查德·道金斯的影響來評判。
榮譽與紀念
除了分享諾貝爾獎外，莫諾還獲得了榮譽軍團勛章，并于1960年當選為美國藝術與科學院院士。他于1968年當選為美國國家科學院、美國哲學學會會員，并于1968年當選為皇家學會外籍院士。由法國國家科學研究中心和巴黎大學共同資助的雅克·莫諾研究所是巴黎地區基礎生物學研究的主要中心之一。該研究所由研究主任米歇爾·韋爾納領導。莫諾出生在巴黎，母親是來自密爾沃基的美國人夏洛特（夏莉）·麥格雷戈·托德，父親是法國胡格諾派畫家呂西安·莫諾，他在藝術和智力上啟發了他。他18歲之前在戛納的中學上學。在第二次世界大戰期間，莫諾積極參與了法國抵抗運動，最終成為法國中國人民武裝警察部隊內衛部隊的參謀長。他是榮譽軍團騎士（1945年），并獲得了戰爭十字勛章（1945年）和美國銅星勛章。第二次世界大戰結束后，莫諾成為法國共產黨黨員，但在利先科事件后與黨保持距離。1938年，他與奧德特·布魯爾（1972年去世）結婚。雅克·莫諾于1976年因白血病去世，并被埋葬在法國里維埃拉的戛納大茂盛墓地。
人物評價
莫諾在科學史上享有崇高的地位。他不但是遺傳調控理論——操縱子學說的創立者，而且還有著其他方面的重要建樹，如他建立了蛋白質的變構理論。在上世紀分子生物學家的精英中，他和F.克里克同時被譽為“理論家”。在莫諾去世后，他的老師和摯友萊沃夫曾頌揚說：他不僅有一系列偉大發現，而且每一發現都產生了新概念，開辟了新前景，他不僅是一位才華橫溢的科學家，而且是一位聲譽卓著的學派奠基人。
外部鏈接
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