序
發育生物學雖為生物學中的重要領域，卻只有斯潘曼(Hans
Spemann)於1935年因發育學研究獲頒諾貝爾獎，近二十年來因新技術的引進，使得發育研究進入基因層次，能更清楚的了解控制機制，這領域的快速發展，使獲得諾貝爾獎的榮耀成為必要。由於果蠅在此領域獨領風騷，路易士等三人早就是大家心目中得獎的最佳人選，每年期盼，1995年終於實現了。(2)
主角介紹
Edward B. Lewis Christiane
Nusslein-Volhard Eric F.
Wieschaus
路易士
紐斯蘭渥荷德 魏區豪斯
美國
德國
美國
美國加州理工學院 德國Max Planck學院 美國普林斯頓大學
1918-
1942-
1947-
教育與經歷
紐斯蘭渥荷德
生於1942年十月 20日，
Magdeburg, 德國
住址：Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Abt. Genetick, Spemannstr. 35,
72076 Tübingen, Germany
學院的教育:
1962-1964 Johann-Wolfgang-歌德-Universitat，
Frankfurt/幹線, 德國, (生物學， 物理學, 化學)
1964-1968 Eberhard-Karls-Universitat，
Tubingen，德國, 生物化學的文憑
1973 生物學 (遺傳學)的 PhD (Dr rer nat)
, Tubingen的大學
約會和專業的活動:
1969-1974 Max-Planck-Institut 以毛皮製作
Virusforschung， Tubingen， Diplom-
而且 PhD 論題, 論題監督器: Dr Heinz
Schaller, 研究同伴
1978-1980 組歐洲的分子生物學實驗室
(EMBL) Heidelberg
1981-1985 聚集Friedrich-Miescher -Laboratorium der Max-Planck裡的領導者
1985 - Max-Planck-Society and Director at the
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
(Developmental Biology)的成員
團體和獎品:
1975-1976
教授 Dr Walter Gehring， Biozentrum的博士學位取得EMBO 團 體實驗室,
巴塞爾
1977
博士學位取得DFG 教授 Dr Klaus 散沙的實驗室, Freiburg的
大學
1986 Leibnizpreis der Deutschen
Forschungsgemeinschaft
Franz-Vogt-Preis
der Universitat Giessen
1988
小溪演講者, 哈佛醫學的學校
1989 Carus-Medaille der Deutschen
Akademie der Wissenschaften Leopoldin Halle， Carus-Preis der Stadt
Schweinfurth，榮譽的教授， Universitat， Tubingen， Silliman 演講者, 耶魯大學
1990 Rosenstiel 授勳, Brandeis 大學， ScD，耶魯大學, Mattia 頒發, Roche 創 立, 新澤西州
1991 Dr h.c。
Utrecht 大學, Dr h.c。 普林斯頓大學， Dunham 演講者, 哈佛醫 學的學校，
Harvey 演講者， Rockefeller 大學, 艾伯特 Lasker 醫生研究獎品, 紐約
1992 Prix Louis Jeantet de Médecine, Geneva, Otto Bayer Preis der
Bayer AG, Leverkusen, Alfred Sloan Price of the General Motors Company, Gregor
Mendel Medal of the Genetical Society, Great Britain, Otto Warburg Medal of
the Deutsche Gesellschaft für Biochemie
1993 Dr h.c. Universität Freiburg , Dr h.c. Harvard
University, Sir Hans Krebs Medal of the Federation of European Biochemical
Societies, Theodor Boveri Preis der Gesellschaft Physico-Medica der
Universität Würtzburg, Ernst Schering Preis , Berlin,
Bertner Award, Anderson Cancer Research Center, Houston, Texas, Sonneborn
Lecturer, Indiana University
1994 Das Verdienstkreuz
1 Klasse des Verdienstordens
der Bundesrepubli
k 德國
路易士
路易士收到來自明尼蘇達州的大學 B.A. 程度在
1939 和 Ph.D。 從加利福尼亞在 1942年技術創立。 他對美國軍隊空軍裡的船長等級當做太平洋的戲院裡的一個氣象學者和海洋學者從 1942 -
1945 服役。他加入 Caltech 才能在 1946 為一個教師。 在 1956 他被任命生物學的教授和 在 1966 個湯姆斯中狩獵生物學的馬之一種教授。
他是在遺傳學的學會，哥本哈根的大 學在劍橋大學，英國 (1947-48) 和客人教授的一個 Rockefeller 基礎人丹麥 (1975-76) 。他是科學的國家學院的一個成員，美國的遺傳學社會，美國哲學的社會,
和藝術和科學的 美國學院。 他是英國的皇家學會 (倫敦) 和 Genetical 社會的一個榮譽的成員一個外國 的成員。 他是湯姆斯狩獵馬之一種獎牌
(1983)的一領受者, Gairdner 基礎國際的獎品
(1987), 藥 (1989)， Rosenstiel 獎品 (1990)，科學 (1990)的國家獎牌裡的狼基礎獎, 艾伯特 Lasker 基本醫生研究獎品
(1991), 和 Louisa 總共的 Horwitz 獎 (1992)。
易博和他的妻子，
Pamela, 一個藝術家, 有三個孩子: Hugh, 一位代理人
Belling
ham，華盛頓，格列 (已故的) 和 Keith裡的生活, 一生物學研究助手居住在
Berkeley,
加利福尼亞。
魏區豪斯
生於五月
20, 1918, Wilkes-Barre，賓夕凡尼亞州, 美國
住址：Division of Biology,
California Institute of Technology, 156-29, Pasadena, California 91125, USA
學院的教育:
1939
明尼蘇達州， Minneapolis的大學,
B.A. (Biostatistics)
1942
加利福尼亞技術， Pasadena創立, Ph.D。 (遺傳學)
1943
加利福尼亞技術創立, M.S. (氣象學)
約會和專業的活動:
1947-48 Rockefeller 基礎人，劍橋大學，劍橋, 英國
1948-49
生物學的有幫助的教授, 技術的加利福尼亞學會
1949-56
生物學的副教授, 技術的加利福尼亞學會
1956-66
生物學的教授, 技術的加利福尼亞學會
1975-76
拜訪教授, 遺傳學，哥本哈根的大學創立, 丹麥
1966-88
個湯姆斯生物學的之一教授， Caltech
1988-
湯姆斯生物學的之一教授, 名譽退休的, Caltech
團體和獎品:
榮譽的博士學位，
Umea， Umea的大學, 瑞典, 1981
湯姆斯狩獵美國的遺傳學社會的馬之一種獎牌, 1983
國際的Gairdner
基礎頒發 (加拿大), 1987
狼獎在醫學
(以色列)中, 1989
吊楔
S. Rosenstiel 在基本的醫學研究方面頒發, 1990
國民科學
(美國)授勳, 1990 {科學 (美國)國民授勳, 1990}
榮譽的成員, Genetical 社會 (英國), 1990
艾伯特
Lasker 基本醫生研究獎品, 1991
Louisa 總數 Horwitz 獎, 1992
科學的榮譽醫生,
明尼蘇達州的大學, 1993
bithorax 複: 那最初五十年
諾貝爾獎研究內容
背景
胚胎發育一直是生物學中重要的研究課題。由受精卵經過多次細胞分裂，形成許多細胞，這些細胞再分化成不同組織，最後長成為一個完整的個體。有時基因的突變會使得這個複雜的過程不能完美地發生，而產生畸形的個體。早在1915年，科學家布瑞吉斯(Calvin Bridges)就發現了一個果蠅的突變種，這突變的基因稱為「雙胸」(bithorax，簡稱bx)，它的性狀為原第三胸節應長出的平衡棒，長的有點像第二胸節的翅膀。如下圖。這種將身體一部分構造變成另一相似構造的轉變，稱為「同源異性轉變」(homeotic
transformation)，造成這類轉變的基因就稱為同源異性基因(homeotic gene)。後來，這類基因又被陸續發現了一些，例如使觸角變為腿，或是使口器轉變為腿的構造。這種突變顯示這些基因的功能與身體發育有關。
影響發育的多種果蠅突變雖然很早就被發現，但早年科學家的興趣卻集中在這些基因如何遺傳(利用突變性狀可以追蹤這些基因的傳遞)，以及攜帶基因的染色體互換、分離的機制。果蠅這種研究材料在1911年起，約三十年間，成為奠定古典遺傳學的主角，也為兩位學家帶來了諾貝爾獎：1933年的摩根(Thomas
H. Morgan)及1946年的馬勒(H.J. Muller)。其中果蠅研究者的教父-----摩根在研究果蠅遺傳前，就是極富盛名的胚胎發育學家。他雖然一直不忘胚胎發育研究，卻未能將果蠅基因的研究帶入發育學的領域。(2)而由他的弟子完成了這個工作。
路易士的發現
摩根設在哥倫比亞大學的果蠅研究室，培養出許多頂尖的遺傳學家。1928年摩根出任加州理工學院生物系系主任，將果蠅研究室搬到加州理工學院時，吸引了許多年輕學子加入，路易士就是其中之一。
路易士開始研究雙胸基因，但卻不是為了研究發育，而是因為有些數據顯示雙胸基因可能是由兩個基因組成的。他研究了許多雙胸基因的突變，發現這些突變代表的可能不是一個基因，而是由多個鄰近的基因形成的一個複合體(gene
complex)，而且不同的突變影響不同部位的發育。
在1950及60年代，果蠅的重要地位已被病毒及細菌取代，但是路易士獨自利用複雜的遺傳方法，分析雙胸複合基因(Bithorax
Complex，簡稱BXC)與身體發育的關係。他提出的解釋認為：這些基因決定果蠅各個體節的發育途徑，不同體節有不同的發育途徑，若雙胸腹合基因中某一基因發生突變，失去作用，則受它控制的體節，就會走上錯誤的發育途境，例如前述的第二體節會變為第三體節，張出雙翅。
雙胸複合基因決定果蠅各個體節的發育途徑，不同體節有不同的發育途徑，若雙胸腹合基因中某一基因發生突變，失去作用，則受它控制的體節，就會走上錯誤的發育途境。
多年來，路易士孜孜研究基因在發育中的功能，終於建立起成功的典範，也吸引了新生代分子生物學家投入研究果蠅的發育，再加上分子生物技術在果蠅上的發展，使得果蠅在70及80年代又再度成為科學家的新寵。例如，史丹福大學的兩位科學家便將雙胸腹合基因的DNA選殖出來，在分子層面上大致驗證了路易士自遺傳分析得到的推論。
此外，1984年瑞士及美國各有一組科學家同時報告，發現在幾個同源異性基因中均帶有一段相似的序列，它們叫作
homeobox。在基因產物中homeobox對應於蛋白質中長60胺基酸的一段，具有與DNA結合及活化某些基因表現表現的功能，顯示同源性基因如預期的，是用來調控其他基因的表現。這兩個實驗室很快的又發現homeobox不只存在果蠅中，在許多其他生物(低等的如酵母菌、線蟲，高等的如魚、老鼠及人)中也有。顯示這些生物雖型態、複雜度不同，但在發育的調控機制都利用帶有homeobox的調控基因。很快的，許多帶homeobox的人類及老鼠基因被找出來，也發現他們在發育上扮演重要的功能。(2)
因路易士的研究，後人發現果蠅的homeotic gene再其他生物中亦發現(3)
紐斯蘭渥荷德和魏區豪斯的發現
1970年代中期，紐斯蘭渥荷德和魏區豪斯加入新成立的歐洲分子生物實驗室(EMBL)，生平第一遭自立門戶；然而兩人卻打破門戶之隔，決定攜手合作，把兩間實驗室的力量一塊兒投入他兩共同的興趣：果蠅受精卵如何發育為具有體節的胚胎？
兩名科學家選在研究生涯剛起步時，合力尋找控制果蠅胚胎發育早期流程的基因，其實是滿冒險的，之前沒有人這麼做過，而成功的機會也很渺茫。但因為兩人是舊識，又具有共同興趣，所以還是很勇敢的攜手上路，尋找調控果蠅胚胎早期發育的基因的突變。
研究發育勢必要追溯到胚胎發育的最早期，調控胚胎早期發育的基因若發生突變，因為影響早期發育，後面的步驟無法繼續進行，通常就會造成胚胎死亡。紐斯蘭渥荷德和魏區豪斯所研究的就是這類基因。
而這之前已有一些突變被發現，但他們兩人進行的是大規模、有系統的篩選。由於突變發生機率很低，經致變劑處理後，果蠅單一基因突變的機率約為萬分之一至數千分之一，兩套基因中只有一個基因發生突變，而突變通常為隱性，所以帶有突變的果蠅不會顯出任何性狀。而每一隻帶突變的果蠅必須與野生型交配，生下許多隻帶有同一突變的後代(仍為異型合子<hetrozygote>)，而這些後代經過自交後，才能產生同型合子(homozygote)的F2子代。
若該突變劑會影響早期胚胎發育，則F2子代均死於胚胎時期，在觀察死去的胚胎表現的缺陷，以推論該基因的正常功能。這工作極為龐大，需要培養上萬株果蠅，以篩選致死突變，然後讓帶有致死突變的果蠅株下蛋，觀察胚胎的「死相」。在他們篩選到的突變株中，有一些基因重複找到了數個突變株，顯示在隨機取樣(突變隨機發生)的狀態下，絕大多數會影響胚胎早期發育的基因都已被他們找到，接下來的工作就是分析這些突變造成的影響。(2)
一個細胞在胚胎所處的位置，對其分化有決定性的影響，這是一種位置效應。胚胎發育過程中，不同種類的細胞皆源自同一個受精卵。他們的基因組（genome）皆相同，但基因的表現則互異。在發育起始，細胞間的差異有些是導因於卵未分裂前細胞質裡之物質分佈不均勻。Nusslein-Volhard和Wieshaus發現這些物質由四組母體效應基因（maternal-effect
genes）所控制。這四組基因
控制動物身體發育的基本方案：背部相對於腹部，內胚層相對於中胚層或外胚層，生殖細胞相對於體細胞，以及頭部相對於尾部。(4)
第一類：卵極性基因(egg polarity genes)：它們的控制作用，是經由產生一些基因調控蛋白，並在卵及初期胚胎中呈階梯式的不勻分佈，從而導致不同位置的細胞，接受到不同的發育信息，並進而影響其後的發育。(4)例如bicoid蛋白在卵前端量較多，向後則量減少，因此就造就卵由前端至後端的差異(極性)。所以受精卵經分裂後，在前後不同的位置的細胞核就有不同的基因被活化。(2)
第二類：gap基因：直接受到卵極性基因調控影響的就是此類，他們的突變造成胚胎發育時數個體節無法產生。例如Kruppel基因突變使得第一胸節至第五腹節不見，胚胎由頭部直接連至第六體腹節。
第三類：pair
rule 基因：gap基因也都是基因轉錄的控制因子，他們再調控第三類的pair rule 基因。pair rule 基因突變造成胚胎每隔一體節發生缺陷，例如enven-skipped基因突變使得偶數的體節都無法產生，胚胎只具有單數的體節。
第四類：segment polarity基因：pair rule 基因再調控segment
polarity基因，這些基因的突變影響每一體節的發育，例如gooseberry突變造成每一體節的後半節變成反向的前半節。
這四大類基因形成一個基因表現的調控鏈，環環相扣，將一個胚胎逐步劃分為許多小單元，每個單元相當於一個體節，每個體節所表現的調控基因都不完全相同，其中包括不同的同源異性基因，由它們來告訴每一體節未來分的途徑。
這個階層性的基因調控模式，提供了研究胚胎發育的一個思考架構，很清楚的解釋了胚胎如何從渾沌中整理出次序來。他們倆個找到的突變株成為其他科學家研究的基本材料，對應的基因陸續的被選殖出，形成了發育生物學上很重要的研究方向。不但這種理論架構被運用在別種生物的發育研究上，再其他生物中也發現了一些與果蠅某些基因相似的基因。(2)
結論
由於果蠅生命週期短，飼養繁殖容易，具易觀察的染色體，成為早年遺傳學的絕佳研究材料。由於果蠅研究得出的遺傳理論，多數可用在其他生物。近年果蠅成為發育生物學研究的絕佳材料，研究成果也再度顯示與其他生物有很多共同性，消除了許人「為什麼要研究果蠅這種低等生物？」的疑問。果蠅發育研究成果，將有助於了解人類胚胎的發育，可能解釋某些先天畸形、自發性流產的發生，算是符合了諾貝爾生理醫學的項目。(2)
心得
這三位諾貝爾得主所研究的材料正與這學期學校有上到的遺傳和發生相關，令我非常感到興趣，往後也想研究胚胎、發生等相關課題，這次接觸了前人相關的研究發現走這條路是要花極大的耐心與時間，再我佩服三位得獎者之餘，更應學習他們的精神。
參考資料
1.
諾貝爾百年百人生理學或醫學獎
王恆、朱幼文 世潮出版 2000年p247~253
2.
諾貝爾的榮耀：生理醫學桂冠 科學月刊編
天下文化出版 1999年 p37~44
3.
諾貝爾官方網站：http://www.nobel.se/medicine/laureates/1995/index.html
4.
http://www.kepu.com.cn/big5/basic/scigate/bio/bio008.html
