1. Cuộc đời và Giáo dục ban đầu
Joshua Lederberg sinh ra và lớn lên trong một môi trường đề cao học vấn, điều này đã định hình con đường khoa học và tư duy liên ngành của ông.
1.1. Tuổi thơ và Gia đình
Joshua Lederberg sinh ngày 23 tháng 5 năm 1925 tại Montclair, New Jersey, trong một gia đình người Do Thái. Ông là con trai của Rabbi Zvi Hirsch Lederberg và Esther Goldenbaum Schulman Lederberg. Cha mẹ ông đã di cư từ nơi mà ngày nay là Israel hai năm trước khi ông chào đời. Khi Lederberg được sáu tháng tuổi, gia đình ông chuyển đến khu vực Washington Heights, Manhattan của Thành phố New York. Ông có hai người em trai.
1.2. Học vấn và Sở thích ban đầu
Lederberg tốt nghiệp Trường Trung học Stuyvesant danh tiếng tại New York City vào năm 1941 khi mới 15 tuổi. Sau khi tốt nghiệp, ông được cấp không gian phòng thí nghiệm tại American Institute Science Laboratory, một tổ chức tiền thân của Westinghouse Science Talent Search. Năm 1941, ông nhập học Đại học Columbia, chuyên ngành động vật học. Dưới sự hướng dẫn của Francis J. Ryan, ông đã tiến hành các nghiên cứu sinh hóa và di truyền trên loại nấm mốc Neurospora crassa. Với ý định lấy bằng tiến sĩ y khoa và hoàn thành nghĩa vụ quân sự, Lederberg đã làm y tá tại phòng thí nghiệm bệnh lý lâm sàng của Bệnh viện Hải quân St. Albans vào năm 1943, nơi ông kiểm tra mẫu máu và phân của các thủy thủ để tìm dấu hiệu sốt rét. Ông nhận bằng cử nhân vào năm 1944.
2. Sự nghiệp khoa học
Sự nghiệp khoa học của Joshua Lederberg được đánh dấu bằng những khám phá mang tính cách mạng trong di truyền học vi khuẩn và vai trò lãnh đạo quan trọng trong các tổ chức học thuật.
2.1. Khám phá về Tiếp hợp vi khuẩn
Joshua Lederberg bắt đầu theo học ngành y tại Trường Cao đẳng Bác sĩ và Phẫu thuật Columbia trong khi vẫn tiếp tục các thí nghiệm của mình. Lấy cảm hứng từ khám phá của Oswald Avery về tầm quan trọng của DNA, Lederberg bắt đầu điều tra giả thuyết của mình rằng, trái ngược với quan điểm phổ biến, vi khuẩn không chỉ đơn thuần truyền lại các bản sao chính xác của thông tin di truyền, khiến tất cả các tế bào trong một dòng dõi về cơ bản là bản sao. Sau khi đạt được ít tiến bộ tại Columbia, Lederberg đã viết thư cho Edward Tatum, người hướng dẫn sau tiến sĩ của Ryan, đề xuất một sự hợp tác. Vào năm 1946 và 1947, Lederberg đã nghỉ học để nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của Tatum tại Đại học Yale.
Lederberg và Tatum đã chứng minh rằng vi khuẩn Escherichia coli bước vào một giai đoạn sinh sản hữu tính trong đó chúng có thể chia sẻ vật chất di truyền thông qua tiếp hợp. Với khám phá này và một số nghiên cứu về lập bản đồ nhiễm sắc thể của E. coli, Lederberg đã nhận bằng Tiến sĩ từ Đại học Yale vào năm 1947. Ông kết hôn với Esther Miriam Zimmer, người cũng là học trò của Edward Tatum, vào ngày 13 tháng 12 năm 1946.
2.2. Nghiên cứu về Chuyển nạp và các Khám phá khác
Thay vì trở lại Columbia để hoàn thành bằng y khoa, Lederberg đã chọn chấp nhận lời mời làm trợ lý giáo sư về di truyền học tại Đại học Wisconsin-Madison. Vợ ông, Esther Lederberg, cũng đi cùng ông đến Wisconsin và nhận bằng tiến sĩ tại đó vào năm 1950.
Vào năm 1951, Joshua Lederberg và Norton Zinder đã chứng minh rằng vật chất di truyền có thể được chuyển từ một chủng vi khuẩn Salmonella typhimurium sang một chủng khác bằng cách sử dụng vật liệu virus làm bước trung gian. Quá trình này được gọi là chuyển nạp. Vào năm 1956, M. Laurance Morse, Esther Lederberg và Joshua Lederberg cũng khám phá ra sự chuyển nạp chuyên biệt, tập trung vào sự lây nhiễm thực khuẩn thể lambda của E. coli. Chuyển nạp và chuyển nạp chuyên biệt đã giải thích cách vi khuẩn thuộc các loài khác nhau có thể nhanh chóng có được khả năng kháng cùng một loại kháng sinh.
Trong thời gian làm việc tại phòng thí nghiệm của Joshua Lederberg, Esther Lederberg cũng khám phá ra yếu tố sinh sản F, sau này bà đã công bố nghiên cứu này cùng với Joshua Lederberg và Luigi Luca Cavalli-Sforza. Năm 1956, Hiệp hội các nhà vi khuẩn học Illinois đã đồng thời trao tặng Huy chương Pasteur cho Joshua Lederberg và Esther Lederberg vì "những đóng góp xuất sắc của họ cho các lĩnh vực vi sinh vật học và di truyền học".
2.3. Vai trò lãnh đạo học thuật
Vào năm 1957, Joshua Lederberg đã thành lập Khoa Di truyền Y học tại Đại học Wisconsin-Madison. Ông cũng từng là giáo sư thỉnh giảng về Vi khuẩn học tại Đại học California, Berkeley vào mùa hè năm 1950 và tại Đại học Melbourne vào năm 1957. Năm 1957, ông được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.
Sau khi nhận giải Nobel vào năm 1958, ông chuyển đến Đại học Stanford, nơi ông là người sáng lập và chủ nhiệm Khoa Di truyền học. Ông đã hợp tác với Frank Macfarlane Burnet để nghiên cứu các kháng thể virus. Từ năm 1978 đến năm 1990, ông giữ chức Chủ tịch Đại học Rockefeller, sau đó trở thành giáo sư danh dự về sinh học phân tử và tin sinh học tại Đại học Rockefeller, phản ánh những nghiên cứu và công bố sâu rộng của ông trong các lĩnh vực này. Sir Gustav Nossal coi Lederberg là người cố vấn của mình, mô tả ông là người "nhanh như chớp" và "yêu thích một cuộc tranh luận mạnh mẽ".
3. Đóng góp cho các lĩnh vực liên ngành
Joshua Lederberg không chỉ là một nhà khoa học xuất sắc mà còn là một người có tầm nhìn rộng, đóng góp vào các lĩnh vực liên ngành như trí tuệ nhân tạo và sinh học vũ trụ, thể hiện sự quan tâm của ông đến những ứng dụng rộng lớn của khoa học.
3.1. Trí tuệ nhân tạo và DENDRAL
Trong những năm 1960, ông đã hợp tác với Edward Feigenbaum tại khoa khoa học máy tính của Đại học Stanford để phát triển DENDRAL, một hệ chuyên gia trong lĩnh vực hóa học. DENDRAL được thiết kế để tự động suy luận cấu trúc phân tử từ dữ liệu phổ khối, là một trong những ứng dụng trí tuệ nhân tạo sớm nhất và thành công nhất trong khám phá khoa học.
3.2. Sinh học vũ trụ và Bảo vệ hành tinh
Sau sự kiện Sputnik 1 được phóng vào năm 1957, Lederberg bắt đầu lo ngại về tác động sinh học của thám hiểm vũ trụ. Trong một lá thư gửi cho Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, ông đã bày tỏ lo ngại rằng các vi sinh vật ngoài hành tinh có thể xâm nhập vào Trái Đất qua các tàu vũ trụ, gây ra những căn bệnh thảm khốc. Ông cũng lập luận rằng, ngược lại, sự nhiễm bẩn vi sinh vật từ các vệ tinh và tàu thăm dò do con người tạo ra có thể che khuất cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Ông khuyến nghị việc kiểm dịch đối với các phi hành gia và thiết bị trở về, cũng như khử trùng thiết bị trước khi phóng. Hợp tác với Carl Sagan, những nỗ lực vận động công khai của ông cho cái mà ông gọi là sinh học vũ trụ (exobiology) đã giúp mở rộng vai trò của sinh học trong NASA.
4. Dịch vụ công và Vai trò cố vấn khoa học
Lederberg đã phục vụ tích cực với tư cách là cố vấn khoa học cho chính phủ Hoa Kỳ, đóng góp vào nhiều ủy ban và sáng kiến quan trọng liên quan đến khoa học và y tế công cộng.
Trong suốt sự nghiệp của mình, Lederberg là một cố vấn khoa học tích cực cho chính phủ Hoa Kỳ. Bắt đầu từ năm 1950, ông là thành viên của nhiều hội đồng khác nhau thuộc Ủy ban Cố vấn Khoa học của Tổng thống. Năm 1979, ông trở thành thành viên của Ban Khoa học Quốc phòng Hoa Kỳ và là chủ tịch Ban Ung thư của Tổng thống dưới thời Jimmy Carter. Năm 1989, ông nhận Huân chương Khoa học Quốc gia vì những đóng góp của mình cho thế giới khoa học. Năm 1994, ông đứng đầu Lực lượng Đặc nhiệm của Bộ Quốc phòng về Ảnh hưởng Sức khỏe Chiến tranh Vùng Vịnh, chuyên điều tra Hội chứng chiến tranh Vùng Vịnh.
Trong một nhiệm vụ tìm hiểu sự thật vào năm 1986 về dịch bệnh bệnh than năm 1979 tại Liên Xô đã giết chết 66 người ở thành phố Sverdlovsk (nay là Yekaterinburg, Nga), Lederberg ban đầu ủng hộ phía Liên Xô rằng vụ bùng phát bệnh than là do lây truyền từ động vật sang người. Ông phát biểu: "Những tin đồn hoang đường lan truyền xung quanh mọi dịch bệnh" và "Giải thích hiện tại của Liên Xô rất có thể là sự thật." Tuy nhiên, sau sự sụp đổ của Liên Xô và các cuộc điều tra tiếp theo của Hoa Kỳ vào đầu những năm 1990, một nhóm các nhà khoa học đã xác nhận rằng vụ bùng phát là do sự giải phóng trực khuẩn than dạng sol khí từ một cơ sở quân sự gần đó, đây là một trong những vụ rò rỉ phòng thí nghiệm chết người nhất từng được ghi nhận.
5. Tư tưởng chính trị và xã hội
Joshua Lederberg không chỉ là một nhà khoa học mà còn là một nhà tư tưởng xã hội, đặc biệt trong việc định hình các khái niệm liên quan đến can thiệp di truyền và y học.
5.1. Euphenics và Can thiệp di truyền
Lederberg đã đặt ra thuật ngữ "euphenics" vào những năm 1960, nghĩa đen là "diện mạo tốt" hoặc "diện mạo bình thường". Ông dùng thuật ngữ này để phân biệt với ưu sinh học (eugenics), vốn bị ông coi là đã bị "biến chất để biện minh cho sự vô nhân đạo không thể tưởng tượng được" và vào thời điểm đó không được ưa chuộng rộng rãi.
Theo Lederberg, euphenics là khoa học nhằm thực hiện những cải thiện kiểu hình ở con người sau khi sinh, thường là để khắc phục một tình trạng di truyền có vấn đề. Ông nhấn mạnh rằng việc thao tác di truyền mà ông mô tả nhằm mục đích tác động đến kiểu hình hơn là kiểu gen. Ông cảm thấy rằng việc thay đổi tích cực kiểu hình của một cá nhân thông qua liệu pháp gen hoặc thay thế enzyme khả thi hơn là cố gắng thay đổi quá trình tiến hóa như ưu sinh học đề xuất. Theodosius Dobzhansky, một người ủng hộ mạnh mẽ euphenics, lập luận rằng bằng cách cải thiện các tình trạng di truyền để mọi người có thể sống một cuộc sống bình thường, khỏe mạnh, nó có thể giảm bớt tác động của các tình trạng di truyền, từ đó giảm sự quan tâm trong tương lai đối với ưu sinh học hoặc các loại kỹ thuật di truyền khác.
Vào những năm 1970, nỗ lực đáng kể đã được dành cho lĩnh vực euphenics đang phát triển, vì nó được coi là một dạng kỹ thuật di truyền tích cực. Một trong những ứng dụng đầu tiên được công khai của euphenics là việc sử dụng vitamin chứa axit folic trong thai kỳ để chống lại các khiếm khuyết ống thần kinh như nứt đốt sống vào những năm 1970. Tuy nhiên, khoa học y tế đã sử dụng các chiến lược euphenic nhiều năm trước khi thuật ngữ này được đặt ra. Euphenics ngày nay được sử dụng rộng rãi hơn trong cộng đồng y tế để chỉ các phương pháp tác động tích cực đến một tình trạng di truyền thông qua chế độ ăn uống, lối sống hoặc môi trường, chẳng hạn như sử dụng insulin để kiểm soát đái tháo đường hoặc lắp đặt máy tạo nhịp tim để bù đắp cho một khiếm khuyết tim.
6. Giải thưởng và Danh hiệu
Joshua Lederberg đã nhận được nhiều giải thưởng và danh hiệu cao quý trong suốt sự nghiệp của mình, công nhận những đóng góp đột phá của ông cho khoa học.
- Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học (1958)
- Giải Allen Newell (1995)
- Huân chương Benjamin Franklin về Thành tựu Khoa học Xuất sắc của Hội Triết học Hoa Kỳ (2002)
- Huân chương Tự do Tổng thống (2006)
- Huân chương Khoa học Quốc gia (1989)
7. Cuộc sống cá nhân
Lederberg kết hôn với nhà khoa học đồng nghiệp Esther Miriam Zimmer vào năm 1946; họ ly dị vào năm 1966. Ông kết hôn với bác sĩ tâm thần Marguerite Stein Kirsch vào năm 1968. Ông ra đi để lại vợ Marguerite, con gái Anne Lederberg, và con riêng David Kirsch.
8. Qua đời
Joshua Lederberg qua đời vào ngày 2 tháng 2 năm 2008, hưởng thọ 82 tuổi. Ông mất tại Thành phố New York tại Bệnh viện NewYork-Presbyterian do viêm phổi.
9. Di sản và Đánh giá
Joshua Lederberg để lại một di sản khoa học đồ sộ, làm thay đổi đáng kể cách chúng ta hiểu về di truyền và vi sinh vật, đồng thời định hình các lĩnh vực mới như trí tuệ nhân tạo và sinh học vũ trụ.
9.1. Đánh giá tích cực và Đóng góp
Joshua Lederberg là một nhà sinh học phân tử có tầm nhìn xa, người đã cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về di truyền học vi khuẩn. Khám phá về tiếp hợp vi khuẩn đã chứng minh rằng vi khuẩn có thể trao đổi vật chất di truyền, mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới về sự thích nghi và tiến hóa của vi sinh vật. Nghiên cứu của ông về chuyển nạp và sự cộng tác với Esther Lederberg đã củng cố vai trò của vi khuẩn như một mô hình di truyền mạnh mẽ. Ngoài ra, Lederberg còn là người tiên phong trong các lĩnh vực liên ngành như trí tuệ nhân tạo (với DENDRAL) và sinh học vũ trụ, thể hiện khả năng ứng dụng tư duy khoa học vào các vấn vực rộng lớn. Vai trò cố vấn khoa học cho chính phủ Hoa Kỳ cũng cho thấy cam kết của ông đối với dịch vụ công và việc áp dụng khoa học để giải quyết các thách thức xã hội.
9.2. Phê phán và Tranh cãi
Mặc dù có những đóng góp to lớn, một số quan điểm và hành động của Lederberg cũng gây tranh cãi. Ban đầu, ông đã bày tỏ sự ủng hộ đối với khái niệm "ưu sinh học" nhưng sau đó đã cố gắng phân biệt rõ ràng nó với "euphenics" để tránh liên hệ với các hoạt động vô nhân đạo trong quá khứ, điều này cho thấy sự phát triển trong tư duy của ông về đạo đức di truyền. Một điểm tranh cãi khác là việc ông ban đầu ủng hộ giải thích của Liên Xô về vụ rò rỉ bệnh than Sverdlovsk năm 1979, cho rằng đó là do lây truyền từ động vật sang người. Tuy nhiên, các cuộc điều tra sau này của Hoa Kỳ đã xác nhận rằng vụ việc này là do rò rỉ mầm bệnh trực khuẩn than dạng sol khí từ một cơ sở quân sự gần đó, cho thấy ông đã đánh giá sai tình hình vào thời điểm đó.
10. Vinh danh và Tưởng niệm
Để vinh danh Joshua Lederberg, một hố va chạm lớn có đường kính 87 km trên bề mặt Sao Hỏa, thuộc khu vực Xanthe Terra, đã được đặt tên là Hố Lederberg vào năm 2012.
