冷泉港实验室丨图源：冷泉港实验室官网

导读： 

2023年是DNA双螺旋发现70周年、人类基因组计划完成20周年、分子生物学问世近80年。回顾这80年走过的路，生命科学如何走到今天，而小小的冷泉港，尤其是冷泉港噬菌体暑期培训班在这场后来波及人类社会方方面面的科学革命所起的作用，值得探讨。

本文回顾了20世纪初物理和生物结合之路，即分子生物学起源的历史背景，并介绍了冷泉港噬菌体暑期班在这过程中的角色。

当今的世界，“基因”这个概念已经为大众所熟知，且已经进入我们的日常用语。自从“基因”问世以来，生命科学才真正进入了分子时代。由氨基酸、蛋白质、糖、脂和脂肪、核酸等生物大分子才各就各位，角色分明。它们协奏出永恒的生命华调才有章可循，也可按图索骥。从此人类对生命本质的认知产生了自“亚当夏娃”神话后真正的质的飞跃。盘点医学技术的进步，生物医药产业的爆发，甚至人们生活方式的改变无不是这一认知飞跃所结出的果实。

那么，早期的科学家到底是怎么会产生“基因”这个概念？又怎么找到并证实基因的存在? 百年后回顾这个发现之旅不但必要，而且对如何抓住问题的实质，聚焦科学的重点很有借鉴价值。对此，让我们先回到20世纪初科学界的思潮和活动。

历史背景：物理学家转行成生物学家

20世纪早期（1900-1920）是物理学大放异彩的岁月。这个短短的20年时间标志着现代物理学成功建立。现代物理学建立在三大支柱之上：统管原子及其原子核的量子理论，处理空间和时间关系的狭义相对论以及解释引力的广义相对论。历史的发展似乎也遵循着量子能级的特性，在沉寂片段后，某个阶段大批的杰出人物会密集涌现。那个时段就涌现了爱因斯坦、普朗克、海森堡、沃尔夫冈.泡利、薛定谔、尼尔斯·玻尔、居里夫人等等，这些物理学家的名字如繁星闪耀在科学的天幕之上。

图 1 1927 索尓维量子力学会议 物理大师全家福。名单见附录一

然而，在现代物理学大厦基本构建完成之后，哪个领域会是新的探索乐园呢?

此时，人们开始把目光投向了生物学。生命是否也遵循基本的物理定律？生命在分子，原子甚至是亚原子层级符合能量守恒定律，还是生命遵守某种特殊的定律？冲着发现“生物学的基本规律”（Law of Life），大致在1920年代一些物理学家开始转战生物学了。

图 2 1775 年的植物形态画

在这个节点上很有必要看看生物学主流是什么样的。当时从事生物学研究的学者，大多也是博物学家。他们主要从事生物的分类和形态学（Morphology）的描述。很多生物的形态图既精准，又具有很高的观赏和艺术价值，对唤醒和激发当时的人们热爱自然，欣赏自然，进入科学研究起到了很大的作用。但博物学家也有一个致命的缺点，就是缺乏精准的聚焦。希望我后续的叙述会帮助读者更清楚地察觉这个缺陷。

公平来说，分子生物学之前的生物学研究，并非只注重形态学描述的博物学。早在1866年奥地利-捷克修道士孟德尔（Gregor Mendel）在他著名的豌豆杂交实验后总结出了两个定律，即分离定律（Law of Segregation）和独立分配定律（Law of Independent Assortment），后来被称为孟德尔遗传定律。孟德尔也被尊为遗传学的开山祖师。他的两个重要的定律几乎就触碰到了基因，然而“基因”这一概念并没有被明确的提出。

图 3 年奥地利-捷克修道士孟德尔

比孟德尔稍早些但仍属同时代，也是更为人所知的达尔文，在1859年发表了“物种起源”，第一次提出了种群通过自然选择，在一代又一代的进程中不断进化的理论。不难看出达尔文的学术目光聚焦在宏观的生物进化过程。因此，无论是达尔文还是孟德尔，都没有聚焦到进化和遗传的基本物质单位上去。

生命现象是大千世界的特例，还是也必须遵循基本的物理和化学规律？

20世纪初，物理学家首先问了这么个基本问题：生命体和无生命体（life vs non-life）根本上究竟有什么不同？薛定谔的《生命是什么》一书，以“天真的物理学家”的方式思考遗传和变异问题。相关的讨论很快就聚焦到了生命体以下两个最基本的特征:

1. 生命体具有繁殖能力（Reproduction），即高度稳定的“代代相传”能力。也就是遗传性（Heredity）。
2. 遗传中又呈现出变异能力（Mutation）。这两个生命体的特性都具有高度的稳定性。即生命体可以持续、稳定地代代相传。在这过程中，允许突变产生。但突变产生后仍具有高度的稳定性。

第二特征非常类似于当时量子物理的能级概念。原子内电子的分布不是连续的，而是处于不同但稳定的能级状态。当获得能量后可以跃迁到新的能级，且达到新的稳定状态。那么生命现象中表现出的稳定遗传，突变后复归稳定状态是否也有某种基本粒子或基本单位来承载?

这些观察和思考直接带来了以下的问题。是否有某种介质来承担上述特性功能?如果是，那么这一介质物理化学性质会是什么?有人推测生物体中存在某种“基本粒子”（Unitary particles）可以肩负遗传媒介的功能。薛定谔则提出细胞内某种”非周期性晶体”（Aperiodic crystals）承担此项任务。此时，“基因”的概念呼之欲出了。“基本粒子”也好，“晶体”也摆，在生物体中担负遗传媒介的最基本单位就是“基因”。如果存在基因并且了解基因在物理和化学层面的本质，那么遗传定律（Law of Inheritance）就可以水落石出了。当然也有不少学者认为物理学家对生命体的判断太一厢情愿。根本不存在一种独立的遗传单位或遗传物质。相反繁殖时生物体的全身都需要参与才能完成传宗接代的过程。大自然中生命是如此的多样和繁复。各种生命现象有各自的特征和属性，不可能有通用的 某种基本单位来概括如此复杂的生物体系。

不可否认的是，100年前的思辨过程其犀利和卓越仍穿越至今。这一思辨促使科学家把生物学的真正问题清晰聚焦到了寻找遗传的物质基础，从而发现通用的遗传定律。这一思辨的后果及它所触发的研究直接导致了分子生物学的发轫和揭幕。以上是1940年前生物学和物理化学交叉互动的历史背景。接下来出场的，是具体的转进新生物学的物理学家和场景。

生物学的原子:噬菌体和“三剑客”

物理学家的一个过人之处是他们的抽象能力。抽象就是把复杂问题去繁就简，简单化。寻找生命的基本定律，遗传的基本粒子就需要有一个简单好用的工具。越简单越好。噬菌体真好符合这个条件。

顾名思义，噬菌体就是喜欢细菌的生物体。是一种专职感染细菌的病毒。它太小以至于在光学显微镜下都看不到。而它的感染对象细菌在显微镜下是可见的。因此当时的物理学家称噬菌体是生物学的氢原子。有些甚至认为噬菌体本身就是基因。噬菌体之所以获得科学家的青睐，除了它的简约外，易于培养和观察也是主要原因。噬菌体繁殖极快。感染细菌不到半小时噬菌体的个数就可以繁殖到70个左右，足以撑破宿主细菌。

图 4 电子显微镜下的噬 菌体

由于以上特点，噬菌体就成为了转行生物的物理学家的宠物。行文至此该介绍几个从物理转到生物的人物。

图 5 柏林时期的德布吕克

第一位出场的是德国理论物理学家德布吕克（Max Delbrück），他是诺奖得主马克思·玻恩的门生。1930年获哥廷根大学理论物理博士学位。之后作为访问学者拜师在丹麦物理学家，也是诺奖得主尼尔·玻尔门下。因此，德布里克具有深厚的物理学背景和功底。此外附带要说的是，他出身德国高级知识分子世家。父亲是柏林大学的历史学教授。外曾祖父为德国著名的化学家尤斯图斯·冯·李比希。注意，名字中带了个“von”。严谨扎实的理论物理学训练加上成长与学术家庭的背景，使德布吕克拥有天生的学术领袖的气度。

德布吕克从量子物理转进生物是在玻尔的影响下启动的。他在上文物理学-生物学大思辨运动中起到了最早的引导作用。1935年德布吕克同旅德苏联生物学家Nikolay Timofeev- Ressovsky和德国核物理学家Karl Zimmer共同发表在科学史上具有里程碑意义的“论基因变异和结构的本质” 一文。在完全不知道基因理化内涵的前提下，三位作者推断道:“突变是特定分子内的分子重排，而基因是原子的结合，突变可以发生在分子重排或键分离的意义上。基因大小的实际计算是基于球形靶的假设而推导出来的。”三位合作者对突变和基因问题采取的整个方法对其他研究人员来说非常具有启发性。德布吕克的论文为薛定谔的著作《生命是什么?》提供了大量材料，此书经常被认为是启发了沃森、克里克、威尔金斯等人将他们的科研目光聚集到分子生物学的重要因素。

各位注意，德布吕克三位作者发文的时间是1935年。当时纳粹意识形态在德国逐渐兴起。自然的德布吕克这样具有强烈自由意志的科学家非常排斥强迫症的纳粹，直到忍无可忍。于是在获得洛克菲勒基金会的支持后，德布吕克离开德国旅居美国。先在田纳西的范德比大学做讲师。不久借助著名遗传学家摩尔根的帮助下在加州理工谋得研究职位。在那他结识了埃利斯（Emory Ellis）, 一位生化学家却对噬菌体很有造诣。从此，德布吕克对噬菌体一见钟情，开始进行他的生物学研究。

第二位人物是意大利犹太裔卢里亚（Salvatore Lucia）。卢里亚的背景没有德布吕克那么显赫。他的早期科学生涯甚至比较曲折。卢里亚出身成长于北意的都灵，毕业于都灵医学院。但是他却认为自己不是个好医生。相反，更喜欢实验室工作，特别是物理学研究。于是他南下罗马大学学习放射学。在罗马，卢里亚做对了三件事。1. 接触到了噬菌体。2. 读到了德布吕克等三人的“论基因变异和结构的本质”论文。3.认识了著名物理学家费米。德布吕克的论文促使卢里亚思考如何证实基因作为分子的理论。接触了噬菌体后他认识到这是检验遗传理论的简便易行的工具。但是世界在快速变化中。意大利法西斯运动狂飙突进。作为犹太人，卢里亚明白罗马已非久留之地。于是在费米的介绍下他逃到了稍微太平的巴黎。在居里夫人所在的放射研究院从事放射线对噬菌体影响的研究。但好景不长，很快希特勒的铁骑兵临巴黎城下。卢里亚出逃是那样的仓促，他骑着自行车逃出巴黎，辗转到了马赛。长话短说最后被美国当局接受移民新大陆。第一站到了纽约。此时费米也已经逃到美国，他再次贵人相助卢里亚拿到洛克菲勒资助。暂时落脚哥伦比亚大学继续放射生物学科研。不久又以讲师身份正式转到印第安纳大学。

故事发展到此，老天终于安排两位来自当时美国敌国的年轻科学家卢里亚和德布吕克在费城完成了历史性的聚会。英雄相惜，两人都不是生物科班出身，却都热衷于用噬菌体研究基因的理化本质。而且两人知识，“手艺”互补。一个理数了得，理论功底，思辨能力一流。另一个实验好手，既懂医学生物，又有物理训练背景，难得的多面手。

图 6 年轻的卢里亚

时间来到1943。在赌场常用的老虎机的原理启发下，利用噬菌体作为实验材料，卢里亚先独立设计并完成了后来被称为“波动实验”（fluctuation test）的著名实验。德尔布吕克立即看到了卢里亚想法的聪明匠心之处，并开发了数学方法来解释该方法的实验，该方法后来被遗传学界广泛称为“卢里亚-德尔布吕克波动测试”。该实验有力地证明了生物体中基因突变以随机形式分布存在。对环境压力具有优势的变异被选择从而得到传播。这一结论肯定了达尔文进化论（选择论），否定了环境诱导基因突变的拉马克学说（诱导论）。这两学说在当时科学界沸沸扬扬，争论不休。卢里亚和德布吕克共同发表了“波动实验”明确无误证明了进化论的正确。这一研究范式彰显了噬菌体作为模式生物在新型生物学研究中的巨大优势。同时波动实验带有明显的两大特点。一是实验的简洁性，将生物系统视为一个简单的黑盒子，输入输出系统; 第二，有效使用数理统计理论在实验结果的分析中发挥了关键作用。可以这么说，波动实验是分子生物学的啼声初试，开山之作。这一科研成果及因此赢得的声誉成为噬菌体的推广，也为他们数年后在冷泉港创办噬菌体培训班奠定了基础。

卢里亚还有一个重要的功绩，即招收詹姆斯.沃森为他在印第安纳大学第一个博士研究生。沃森的贡献现为大家所熟知。为节省篇幅，在此不表。

图 7 “波动实验”中的卢里亚 和德布吕克

第三位人物是赫希（Alfred Hershey）。赫希最初在圣路易斯华盛顿大学担任细菌学讲师。期间从事噬菌体研究。不久赫希加入冷泉港实验室。他和玛莎·蔡斯进行了著名的赫希-蔡斯实验，又名“沃林搅拌机”实验。他们的工作证实，生命的遗传物质是DNA，而不是蛋白质。德布吕克对赫希有很有趣的德式简约描述：“Drinks whiskey but not tea. Simple and to the point. Likes living in a Sailboat for three months. Likes independence.”（喝威士忌但不喝茶。话少但直达要点。喜帆船生活可以连续3月。嗜独立。）

图 8 “圣人”赫希

篇幅有限。本文仅介绍3位物理背景的生物学家。必须指出的是当时还有其他少数的科学家也用噬菌体做其他研究。1969年德布吕克，卢里亚和赫希三人以他们开创性“发现病毒的复制机制和遗传结构”的研究共同荣获诺贝尔生理学或医学奖。他们的工作证实了基因突变是随机发生的，DNA 是遗传分子。

冷泉港噬菌体班

1945年夏，噬菌体三剑客在冷泉港正式开班授徒。

为什么要开班? 卢里亚回忆道：“（1943年）赫希，德布吕克和我组成了噬菌体群，一个起初缓慢增长的核心，随着越来越多的人认识到噬菌体作为研究对象的巨大机会，这个需求几乎以井喷速度增长。”德布吕克始终具有前瞻性。他大胆预测战后噬菌体工作将会出现巨大的热潮，所以现在三剑客就应该未雨绸缪，组建一个未来的噬菌体工作者群。必须对该群进行塑造和引导以进入稳定的发展轨道。

为什么是冷泉港?

纽约长岛的冷泉港实验室，在噬菌体班及之后形成的分子生物学中占据着重要地位。对于噬菌体工作者来说，这是一个特殊的地方，从一开始就具有特殊的意义。这个独立的实验室不仅是噬菌体生物学的教育和传播场所，而且还是分布广泛的成员的共同聚会场所，这些成员通常完全孤立地工作，分散在横跨美国的大大小小的学术机构中。在冷泉港，新的噬菌体工作者发表了第一篇论文，知名科学家培育了下一代噬菌体工作者，建立了社会和科学关系，发展了起源故事和学术文化，所有这些都有助于噬菌体工作者的成长和凝聚力。

图 9 位于纽约⻓岛的冷泉港实验室

冷泉港实验室的发展历史，与分子生物学的历史非常相似。冷泉港实验室最早期的目标是通过暑期课程，为自然历史以及水生和海洋生物学领域的大学生和教师提供实验室和开展现场科研活动。

1890年7月7日是布鲁克林研究所冷泉港生物研究实验室（CSHL 的前身）开设第一门课程的第一天。“生物学通识课”让24名学生学习了各种研究技巧，包括从附近的港口采集标本并准备显微镜载玻片。

1897年任命的第二任主任查尔斯 ·B·达文波特（Charles B. Davenport，1866-1944 年）以其“定量”生物学的愿景为该研究所后来的发展播下了种子。1940年代以后 冷泉港实验室主任Demrec自己的研究聚集在科用果蝇和放射线为手段探索基因突变，从而达到理解基因的物理本质。因此他自然掌握当时物理学和生物学融合的大背景。也因此熟悉噬菌体三剑客及他们工作的意义。作为一名出色的研究院掌门人，早在1940年代他对冷泉港实验室的愿景就是成为新学科（生物物理，后演变成分子生物学）的中心。这一定位和愿景，使冷泉港实验室向二战期间及战后不久从事生物学研究的新一代物理学家敞开了大门。

图 10 冷泉港主任 Milislav Demerec

因缘际会，此时德布吕克已经在美国学术界崭露头角而且表现出出众的领导力。他的愿景是将生物物理学和放射生物学发展为 20 世纪30年代的一个重点领域。在他正式移居美国前，他曾在冷泉港有短暂停留，因此和Milislav Demerec有联系。而此时他的噬菌体搭档埃利斯在加州理工的研究因战争被叫停。促使德布吕克和卢里亚抱团取暖。卢里亚在都灵的儿时朋友，物理学家法诺此时已被冷泉港实验室聘用。因此卢里亚和德布吕克在运筹帷幄噬菌体班时就自然想到了冷泉港。

卢里亚回忆道：“冷泉港是一个完美的地方，无论是娱乐还是工作。多年来，我们在那里度过了很多个夏天。一开始是噬菌体工作和教学，然后是其他方面，遍及分子生物学中令人兴奋的话题。”

噬菌体班发展出的学术文化

三剑客分工明确。共同以冷泉港为基地组建噬菌体“教廷”。德布吕克是灵魂人物，号称 “教皇”。卢里亚埋头苦干，谨言慎行。他的角色自然是“虔诚的神父”。赫希性格内向，话少却往往直达本质，因此是噬菌体教廷的“圣人”。

在卢里亚的描述中，冷泉港的生活类似于修道院的清贫，但拥有长岛海峡的一个小海湾，风景秀丽。实验室有自己的海滩供午夜畅游，还有一个受保护的港口，可供小型帆船使用。实验室的隐闭、优雅、简朴给实验室的科学家提供了一个自由不羁、崇尚争辩、探究到底的环境。噬菌体研究不受当地材料（如鱿鱼、海胆等）不稳定收获的影响，培养速度很快。数小时内形成斑块。早上完成的实验可以在夜幕降临时进行分析和重复。因此研究通常以迅捷又大强度的方式推进。以至于周一早上实验室的清洗工从周末休息回来时，无菌移液器的供应就已经耗尽了。为此，德尔布吕克干脆宣布周一是纯粹思考和交谈的日子，不是做实验的一天。毫无疑问，这种强制停工是他鼓励反思讨论的方式，而不是他认为科学家不该洗试管。

图 11 噬菌体班老师卢里亚和德布吕克

噬菌体班及之后形成的每年度的研讨会上学术氛围浓厚，治学严谨，相互批评常常尖锐不留情面。但是对事不对人。德布吕克在会上有句著名的话：“I don’t believe a word of it”（我一个字都不相信）。众所周知，赫尔希会问一些看似“愚蠢”的问题，给演讲者第二次机会来澄清一个让观众感到困惑的观点。不止一次，准备不足的演讲者被打断了报告，并被告知明天再来。等演讲准备好了再说。演讲者学到了一个宝贵的教训。除此之外，这种经历并没有什么坏处。这些严格甚至尖刻的科学评论是文化的一部分，是帮助每个人更好地工作的一种方式。笔者不止一次见证沃森在听完报告后重重地说：“Crap!”（垃圾!）其实这就是他常说的“区分好的和糟糕的科学”的某种机制。在学术面前，最好的方式是直截了当，而不用曲里拐弯的迂回敷衍。

图 12 戏虐的噬菌体班

噬菌体暑期班在冷泉港这个风光旖旎的“发酵罐”加上德布吕克，卢里亚这样充满个人魅力的科学家“麦芽”，一种独特的文化酝酿出世并逐渐成熟。实验敏捷，争论激烈，玩撒痛快，戏虐但有边 际，崇尚幽默机智。德布吕克对学科建设的这些方面尤其敏感。他早期在德国上层学术大家庭的经历使他具备了将独断和反传统的平衡恰到好处地结合在一起的背景，以承担这一不断发展的学科的领导地位。每年夏天的噬菌体班一项保留剧目是分享“教皇德布吕克轶事”。通常是在实验室海滩的深夜篝火旁。但很少有“卢里亚轶事”。因此，噬菌体学员活跃的身影，篝火旁海滩边的冷泉港升华成了科学家的伊甸园。

图 13 噬菌体“教皇”

很多噬菌体班学生在冷泉港被“教皇”德布吕克“施洗”（Baptized）成为了出色的科学家。

图 14 “教皇”和“神父”

噬菌体班编外学员：沃森

二十年后，詹姆斯·沃森（James Watson）回忆起他在冷泉港的日子：“我非常期待即将到来的夏天（1948 年），届时我和 Dulbecco将与卢里亚夫妇一起前往冷泉港。德布吕克和他的妻子曼尼（Manny）会参加下半场。在他们到达之前，马克·亚当斯（Mark Adams）将开设噬菌体课程......随着夏天的过去，我越来越喜欢冷泉港，无论是因为它内在的美丽，还是因为它坦诚的学术工作方式。好的和糟糕的科学在这自然得到区分”。

事实上沃森是噬菌体培训班最有价值的一个编外学员。作为卢里亚的学生，他在冷泉港的噬菌体班了解到核酸是遗传物质，从而萌发了研究核酸分子结构的想法。1950年在冷泉港完成的玛莎·蔡斯实验进一步证明了核酸是遗传信息载体。这不但加固了沃森研究DNA分子结构的决心， 而且使他有了竞争很快来临的紧迫感，从而加快了研究步伐。

1953年2月，沃森和克里克发表了DNA双螺旋论文。至此，基因的物理化学，甚至遗传信息的编码机制成功确立。同年六月，沃森由欧洲回到冷泉港在当年度冷泉港量化生物学年会上做了DNA双螺旋的第一次学术报告。关于沃森在最后时刻被德布吕克纳入大会发言很值得提一下。“研讨会最后一刻增加了一项议程”，正如德布吕克在开幕词中所说：“几个月前沃森和克里克提出了 DNA 结构的发现（参见附录2沃森致德布吕克函），以及从该结构中得出的有关复制的明显建议，似乎与本次会议上要讨论的许多问题息息相关......所以，这项工作必须包括在内。” 因此，冷泉港研讨会中那个身材高大、瘦长、身穿短裤的沃森——在公开会议上首次展示了DNA 双螺旋结构永远定格在了历史中。

有趣的是双螺旋研究基本上也是三人行。克里克对应德布吕克，物理学家，思维敏捷严谨。沃森对应卢里亚，两位不但是师生关系，而且都做出关键的贡献。沃森独立发现碱基配对，而卢里亚独立设计，完成了“波动实验”。最后赫希对应于富兰克林。因为他们都提供了关键的实验数据最终导致重大科学问题的圆满解答。赫希-chase实验证明了核酸是遗传物质，富兰克林的X-光衍射为DNA是双螺旋外观结构提供了初步的证据。

图 15 冷泉港里活跃的沃森。导师卢里亚在背后

图 16 1953 年沃森在冷泉港讲 解 DNA 结构

沃森的成长和学术成就象征了噬菌体培训班这个科学精英机制的成功，也象征着物理学转进生物学后的一个圆满结局，宣告了生物学正式跨入了新的时代。

噬菌体班后的冷泉港

从1945年创办的冷泉港噬菌体班是当代生物学的黄埔军校，为分子生物学在全球的发展提供了将帅之才。它本身也是一颗生命力无比旺盛的种子，如今发展成参天大树。

1959年卢里亚加入麻省理工，任微生物系主任。1971年在麻省理工创建癌症研究中心。麾下走出了诺贝尔奖获得者大卫·巴尔的摩（David Baltimore）、利根川进、菲利普·夏普（Phillip Sharp）和 罗伯特·霍维茨（Robert Horvitz）等成功科学家。

在冷泉港内，噬菌体班现在已演变成了覆盖几乎当代生命科学全领域的生命科学高级培训系统，即冷泉港实验室会议和课程部（冷泉港会议课程）。如今该部每年有30多个会议和 30多个暑期课程。

在常规大学和研究院之外，这套独立体系的价值和吸引力到底在哪里，以致于80年内不断壮大?冷泉港噬菌体培训班本身很好的回答了这个问题。

查阅冷泉港会议和课程通常校友录，几乎是杰出研究人员的名人录。自沃森（1948）开始截至到2023 年，冷泉港暑期班课程学员中走出了16位诺贝尔奖获得者。21位诺奖得主先后组织或担任教员（参见附录3）。注意，这只是培训班的统计数字。参加冷泉港会议的诺奖得主不在统计范围内。

下面举几个著名学员的例子。

美籍华裔女科学家叶公杼（Lily Jan）在1968年成为了德布吕克加州理工的研究生。研究生期间每年跟随德布吕克到冷泉港。1974年叶公杼加入西莫·本泽（Seymour Benzer）实验室，期间二度成为冷泉港暑期班的正式学员。数年后叶公杼作为加州大学三番分校的神经科学教授，她和丈夫（詹裕农教授）每年夏天开车从加州载着

图 17 叶公杼和霍克菲尓德

教学实验所需的瓶瓶罐罐横贯北美大陆，到达东海岸的冷泉港开班（果蝇神经生物学）授课。该班历经40多年仍门庭若市，育无数桃李芬芳。詹裕农叶公杼夫妇双双入美国家科学院成为院士。他们也是台湾中研院院士。

2002年度诺奖得主罗伯特·霍维茨（Robert Horvitz）1974年参加了冷泉港神经生物学暑期班。沃森 当时是他哈佛的导师。他帮霍维茨报了冷泉港3个暑期班。在冷泉港他“一无所知，从零开始”。霍维茨后来担任奥巴马总统的科学顾问。

图 18 霍维茨在冷泉港。

1985年苏珊·霍克菲尔德参加冷泉港“真核生物基因分子克隆”暑期班，她是第一个把分子克隆技术运用到神经科学研究范畴的人。霍克菲尔德后来成为麻省理工第16任校长（2004-2012）。

美籍日裔科学家利根川进（Susumu Tonegawa）在1987年以抗体多样性的基因重组原理获得诺奖。之后他转攻神经科学。次年他成为冷泉港实验室“神经发育”暑期班学员。利根川进现为麻省理工神经科学教授，日本理研所（RIKEN）-麻省理工神经环路研究中心主任。

2012年诺奖得主日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）是1994年冷泉港暑期班“免疫细胞化学”（Immunocyto Chemistry）的学员。

冷泉港机制成为国际科学教育通用机制

二战结束后（1945），北美噬菌体研究团体和欧洲，特别是法国巴斯德研究所很快就建立起了密切的学术联系。1946年，法国科学家Jacques Monod到冷泉港参加定量生物学年会。战前，欧洲的噬菌体研究大多专注在其医学运用层面。战后，欧洲同行吃惊地发现北美的研究已脱离医学实用轨道而专注在生物学基本规律研究层面。这是两个不同等级的研究思路。前者关注使用价值，后者探寻生命的普遍规律。很快随着经济的复苏，欧洲的噬菌体研究，及之后的生命科学发展紧追北美蓬勃发展起来。大西洋两岸的学术交流和互动日益频繁。法国巴斯德所，英国MRC，瑞士日内瓦魏格尔组（Jean-Jacques Weigle）为当时欧洲主要的噬菌体研究中心。1952年第一届国际噬菌体大会在巴黎郊外的 Royaumont城堡召开。美国洛克菲勒基金会对所有的活动提供了慷慨的资助。冷泉港噬菌体课程和会议的成功为欧洲同行广泛认可，并认为急需在欧洲建立同样的科学 教育培训机制。1963 年，欧洲的噬菌体课程在意大利那不勒斯的国际遗传和生物物理实验室推出。随后几年，类似的课程在同一实验室不断举办。师资来自美国和欧洲，富有高度的的国际性，均为一时之选。

1965年以冷泉港模式为范本，在德国海德堡郊外，欧洲成立了全欧分子生物学组织和实验室（EMBO/EMBL）。很快 EMBO接管了那不勒斯噬菌体以及其他几门课程。同时在欧洲全面铺开生命科学课程和会议的平台服务工作。经过半个多世纪的演变，噬菌体课程文化已经成为当今科学文化的一部分，这机制已经成为国际科学生态体系中重要的一环。

科学始终在高速发展过程中。推动科学发展的第一动力来自最顶尖的科学家。因此对顶端人才的需求是永无止境的。如果说常规院校是科学教育体系的维（横向机制），那么以冷泉港为代表的机制就是纵向的经。经纬参插编结了全球科学交流教育体系的网路。这个网络共同高效，快速的推进世界科学的发展。因此我姑且把常规院校外的科学教育会议平台称为“纵向机制”。

图 19 EMBL2025 会议课程表

下面列举两个噬菌体之外的暑期班课程案例来说明这一培训机制的运作。分子克隆技术是由冷泉港实验室最早在1970年代开发的。该技术自问世就吸引了全球广大科学工作者的强烈兴趣。因此对培训的需求极为迫切和旺盛。按常规估算，分子克隆进入各高校研究生的课程需要5-10年的时间。为此，冷泉港把散落在各高校的最好的师资整合起来，快速组建了分子克隆技术的暑期班，一期又一期地培训学员。不但如此，在暑期班进行的过程中，标准的实验步骤和试剂配方等等规范日益成熟。暑期班教授和冷泉港出版社紧密快速推出《分子克隆手册》。高效、及时地推广分子克隆技术，颁布标准实验操作。《分子克隆手册》出了无数版本，乃至有分子生物学《圣经》的美誉。

再比如，CRISPER/Cas9基因编辑是过去10多年新发展起来的技术。世界范围最早也就几个实验室掌握这个技术，知道其中的窍门。在基因编辑技术出现3年之际，冷泉港就开始组建暑期班推广该技术。现在这个课程是最热门的暑期课之一。

经过半个多世纪发展，在敏锐感知科学发展的方向，快速组建培训活动，制定推广实验标准，定期举办会议，促进学术交流，立体推进科学发展冷泉港已经打磨出一套高效，成熟、稳定的系统。这套系统的价值也被全球科学界所高度认可。

图 20 2017 笔者与沃森餐叙汇报苏州开班事宜

图 21 2018年，沃森，谢晓亮为冷泉港亚洲暑期班揭幕

80年前，小小的噬菌体班成为了世界科学教育体系中的重要一环。2010年，大西洋畔的冷泉港火种也传到了太平洋西岸的千年古城。

2010年，冷泉港亚洲在苏州成立。发展到 2018，冷泉港亚洲将打造暑期课程定为下个阶段的发展重点。1948年噬菌体班学员沃森于 2018年再次来到苏州，亲自为冷泉港亚洲暑期班项目揭幕。彰显历史接力，教育传承的寓意和殷切希望。如今冷泉港亚洲也已发展成亚太地区唯一的每年举办25次高端学术会议，近10个高级培训班，涵盖基因组学，到神经科学生命科学全谱的国际性会议教育平台。我们早期的学员如今也成为了麻省理工，哥伦比亚，耶鲁的教授。

图表 22 冷泉港亚洲暑期班 2024 “3D 基因组学“

此外，从2010年至今，有12位诺奖得主在得奖之前已在冷泉港亚洲发表过科学报告。2022 年诺贝尔生理学或医学奖 获得者瑞典学者Svante Pääbo。2008年他担任冷泉港亚洲创始科学顾问委员会成员。并在2010年组织了冷泉港亚洲的基因组生物学年度会议。

图 23 2025 冷泉港亚洲会议课程表

关于冷泉港实验室，中文世界里流传着这样一个说法：“生命科学的圣地，分子生物学的摇篮。”很多人，甚至包括科学家没法说清这个说法是怎么来的。希望拙文可以帮助理清这一说法的背景和出处。图片

附录 1 第五届索尔维 量子力学会议学者名单
这张照片拍摄于 1927 年在比利时布鲁塞尔举行的第五届索尔维 量子力学会议上。

29 名与会者中有 17 人是诺贝尔奖获得者或未来将获得诺贝尔奖。玛丽· 居里（位于前排中间爱因 斯坦左边两个座位）是唯一一位出席 会议的女性。她是第一位获得诺贝尔奖的女性，也是第一位 两次 获得诺贝尔奖的人，也是唯一一位在物理和化学两个不同 科学领域获奖的人。

这是其余与会者的姓名。如果您在高中上过物理课，这些名称可能很熟悉， 因为许多物理常数都 是以这张照片中的人命名的。

前排：欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽· 斯克沃多夫斯卡·居里、亨德里克·洛伦兹、阿尔伯 特·爱因斯坦、 保罗·朗之万、查尔斯·欧仁·古耶、C.T.R·威尔逊、欧文· 理查森。

中排：彼得·德拜、马丁·克努森、威廉·劳伦斯·布拉格、 亨德里克·安东尼·克莱默斯、保罗·狄拉 克、阿瑟·康普顿、 路易斯·德布罗意、马克斯·玻恩、尼尔·玻尔。

后排：奥古斯特·皮卡德、埃米尔·亨利奥、保罗·埃伦费斯特、爱德华·赫尔岑、特奥菲尔·德东德、 埃尔温·薛定谔、J.E.弗沙菲尔特、沃尔夫冈·泡利、维尔纳·海森堡、拉尔夫·福勒、莱昂·布里渊。

附录 2 1953 年 3 月沃森致德布吕克信件

附录 3 冷泉港暑期班中的诺奖得主

David Bal）more（1975 Nobel）Sydney Brenner（2002 Nobel）Mario Capecchi（2010 Nobel）Mar）n Chalfie（2008 Nobel）Stanley N. Cohen（1986 Nobel）Max Delbruck（1969 Nobel）transducers

Johann Diesenhofer（1988 Nobel）Wally Gilbert（1980 Nobel）
John Gurdon（2012 Nobel）
Jeff Hall（2017 Nobel）

Lee Hartwell（2001 Nobel）yeast
Alfred Hershey（1969 Nobel）H. Robert Horvitz（2002 Nobel）David Hubel（1981 Nobel）Neurobiology

David Julius（2021 Nobel）
Eric Kandel（2000 Nobel）
Tomas Lindahl（2015 Nobel）Salvador Luria（1969 Nobel）
Rod MacKinnon（2003 Nobel）Barbara McClintock（1983 Nobel）Dan Nathans（1978 Nobel）Marshall Nirenberg（1968 Nobel）Ardem Patapou）an（2021 Nobel）Stanley Prusiner（1998 Nobel ）diseases

Venki Ramakrishnan（2009 Nobel）Michael Rosbash（2017 Nobel）James Rothman（2013 Nobel ）development

Randy Schekman（2013 Nobel ）George C. Smith（2018 Nobel）Wendell M. Stanley（1946 Nobel）Howard Temin（1975 Nobel）Susumu Tonegawa（1987 Nobel）Roger Tsien（2008 Nobel）

James Watson（1962 Nobel）sequencing
Torsten Wiesel（1981 Nobel）Shinya Yamanaka（2012 Nobel）

Lecturer ‘68 animal virology s; ‘70, ‘71, ‘73 animal viruses Lecturer ‘70 bacterial viruses
Lecturer, ’66 bacterial gene）cs’81,’82 cloning,’13-’17 mouse Student in ’97 protein purifica）on

Student ‘66 animal virology
Instructor ’45- phage; ‘65, ‘66, ‘68 Phycomyces; ‘68 sensory

Instructor, inaugural ’88 crystallography
Lecturer ‘68, 70 bacterial gene）cs; 68, 70 bacterial viruses Lecturer ’94, ’95, ’00, ’04, Xenopus
Lecturer ‘73,’74 Drosophila neurobiology
Lecturer ‘70, ‘71, ‘72, ‘73, ‘74 molecular biology and gene）cs of

Lecturer, ‘64, bacterial viruses
Student in 3 neuro courses（summer ‘74）
Instructor ‘71, Lecturer ‘72, ‘73, ‘74 Basic Principles of

Instructor, ‘94-’96 neural genes Instructor ’89, ’91, ’93 memory
Student ‘68 animal virology
Lecturer ‘65 Phycomyces
Student in ’95 X-ray crystallography Lecturer ‘71, ‘72 molecular cytogene）cs Student, ‘64, Bacterial Viruses

Lecturer ‘71 neurobiology; ‘71 animal viruses
Student ‘95 developmental neuro
Student ’74 animal virology; ’84 gene ex; Instructor, ’96 neuro

Student in ’95 y crystallography; Lecturer in same
Student in ’82 yeast
Student in ’85 yeast; Lecturer, ’94, ’96 protein purify., ’96 brain

Student ’76 yeast
Lecturer ’04-09, ’21-’23 phage display
Student ‘66 animal virology
Instructor 70 tumor virus; Lecturer ’66, ’69 animal virology Student ‘88 developmental neuro; Lecturer ’96, ’00 behavior Lecturer ’95.’96,’97,’98,’99,’00,’01,02,03,04 imaging
Lecturer, ‘65, ‘68 bacterial viruses; ’95 ,’97, ’98 advanced

Lecturer ‘71, ‘74 basic principles of neurobiology Student in ‘94 immunocytochemistry