内蒂·史蒂文斯:发现染色体决定性别的科学家
性别不平等的现象终将被打破,每一个女性科学家,都应该获得应有的认可。
接受过现代生物学教育的人几乎都知道,人的性别是由性染色体决定的:携带XX染色体的个体会发育成女性,而携带XY染色体的个体则会发育成男性。
按理说,发现染色体决定性别绝对算得上科学界的大事件,但提出这个概念的科学家——内蒂·史蒂文斯(Nettie Stevens),却长期以来默默无闻。甚至很长一段时间内大家都认为这些研究是她的导师完成的。

图片X 与 Y 染色体,图片来源Biology Online
今天我们就来认识这位女科学家。
天赋初现
1861年,内蒂·史蒂文斯出生在美国佛蒙特州(Vermont)小镇的一个木匠家中。当时,作为木匠的父亲收入颇丰,这给了内蒂进入学校接受教育的机会。

内蒂·史蒂文斯(Nettie Stevens,1861-1912),图片来源 Wikipedia
在学校,内蒂展现出了惊人的学习天赋。作为当时少有的女性学员,她在学业上的表现远超同期男学员。
中学毕业后,内蒂本想继续深造,但无奈父亲的收入不足以支撑她继续学习,于是内蒂进入当地的高中担任老师,准备自己攒钱用于今后的学习。
担任老师期间,内蒂同时教授动物学、生理学、数学、英语与拉丁语等5个科目,可谓是“文理全才”。能够同时学好这么多科目,可见内蒂的学习天赋之强。
三年后,攒够钱的内蒂终于如愿以偿进入大学继续学习,她用仅仅两年时间就完成了原本需要四年完成的学校课程,并以全班第一的成绩从学校毕业。
在19世纪末期,获得高中学历已经是很多人费劲力气才能取得的成绩,而内蒂却高效的完成了所有科目的学习,她的学习天赋显而易见。
勇于折腾,更进一步探索科学之谜
大学毕业后的内蒂本可以继续从事教师工作,但对科学的好奇促使她选择了继续学习。1896年,史蒂文斯进入新成立的斯坦福大学学习,此时,她已经35岁“高龄”了。在1900年获得生物学硕士学位后,内蒂以39岁的“高龄”进入布林莫尔学院,攻读细胞生物学博士学位。
可能在我们眼中,39岁的“高龄”真的还有精力和智慧去搞科研么?很多人可能还不到30岁就被生活磨平了梦想的棱角,开始浑浑噩噩地度日。而内蒂却正是在39岁之后的科研生涯中,发现了性染色体的秘密。

图片布林莫尔学院,图片来源 Wikipedia
破解千年性别之谜
当时的布林莫尔学院可谓是藏龙卧虎,很多现代生物学理论的开创者,例如现代生物学里程碑式教科书《细胞》的作者——埃德蒙∙比彻∙威尔逊和现代遗传学之父——托马斯∙亨特∙摩尔根,都在这里任教,而内蒂在学院的导师正是摩尔根。
在良好的科研环境以及自身努力的作用下,内蒂在博士期间表现出了惊人的科研能力。短短三四年,就发表了 9 篇学术论文,并获得了包括当时极富盛名的布林莫尔校长奖学金在内的多个奖项。
毕业之后,内蒂继续从事遗传学相关的研究。当时,摩尔根以及威尔逊已经在遗传学与胚胎学领域耕耘数年,他们发现在生物的细胞内,存在着一种名为“染色体”的物质,承担着遗传物质的功能。
但这两位大佬前辈却并不认为生物的性别是由染色体决定的。当时的普遍观点是,性别由营养物质决定,营养好就生男孩,营养不好就生女孩。
两位导师的观点则是:性别不可遗传,可遗传的是发育成男性或女性的能力,但起决定作用的是生殖细胞所处的环境。
这种性别决定的观点可以追溯到遥远的古希腊时期,例如哲学家亚里士多德就认为,性别是由交配时的体温决定的;到十八世纪,人们多认为人体的睾丸和卵巢分别负责生男还是生女。这些陈腐的观点根深蒂固,以至于现代遗传学的奠基人摩尔根都不认为性别是由遗传因素决定的。
内蒂在深入研究了摩尔根和孟德尔的遗传理论体系后,发现一种在当时“离经叛道”的想法其实更加合理,那就是“生物体内存在着一些附属染色体能够影响后代性别”。虽然与导师的性别决定论观点相左,内蒂的导师还是帮她申请了研究经费,让她的研究得以继续。
内蒂寻找“附属染色体”的过程并不顺利,最初在昆虫体内并没有发现这种染色体的任何迹象。但在后续研究中,她发现了之前一直被人忽视的现象:性别是由受精卵本身决定,而不是外界环境。
后来,在对黄粉虫的研究中,内蒂发现两种完全不同的染色体组合,一种由20条大小相近的染色体组成,而另一种只有19条正常大小的染色体,第20条染色体明显小得多。更重要的是,前者均为雌性,而后者则为雄性。
由此,内蒂大胆推论,携带那条小染色体的精子进入卵细胞后产生的后代必然是雄性。那条小染色体,就是我们现在众所周知的Y染色体。
内蒂《精子发生研究》配图
后来,在威尔逊的支持下,内蒂的相关论文《精子发生研究》得以发表,正式宣布了性染色体的存在,并公开认定性染色体就是性别的决定因素。
成就被人忽视
内蒂的发现虽然解开了千年的性别之谜,但她的成就长期被人忽视。人们反而更关注内蒂的导师兼合作者威尔逊。威尔逊在性染色体上的相似研究成果发表后,获得了比内蒂更多的关注,即便当时威尔逊的结论并没有真正明确Y染色体的作用。
以我们现在的观点来看,内蒂的分析更加详细,更加接近真实情况。但当时的事实却是,威尔逊因为本身的性别优势和研究的权威性,获得了性染色体发现者的荣誉。
直到后来越来越多的染色体研究不断发表,人们才逐渐认识到,内蒂的观点更加准确。只是当内蒂终于能够与导师分享“性染色体发现者”的荣誉时,斯人已逝。
2016年7月7日的谷歌首页,特意放上了一幅女性生物学家观察染色体的插画,以此来纪念内蒂这位伟大的遗传学家。那天,是她的155周年诞辰。
内蒂的遭遇并不是个别现象,还有很多伟大的女科学家都遭遇了这样的“玛蒂尔达效应”(该效应以十九世纪女权斗士玛蒂尔达命名,描述的是女性科学家的成就被他们男性同事抢走的情况)。但是值得庆幸的是,越来越多的女性科学家的能力与成果得到应有的重视。
去年更有获得了诺贝尔化学奖的两位女性研究者。相信这种性别不平等的现象终将被打破,每一个女性科学家,都应该获得应有的认可。
2020年诺贝尔化学奖女性获得者,图片来源见水印

