格里菲斯之谜

格里菲斯之谜

核酸分为两种。主要存在于细胞核内的，称为脱氧核糖核酸，简称DNA；另外一种主要存在于细胞核外，化学结构略有不同，称为核糖核酸，简称RNA。由于DNA存在于细胞核中，人们当然把目光主要集中于DNA上。它们很可能与遗传基因有关。

但是，生命的性状和各种现象是如此的丰富多彩和千变万化，相对而言，核酸的分只有4种，结构也比较简单，与其说它可能是遗传物质，还不如说结构复杂得多的蛋白质，才更可能控制复杂的生长发育以及决定生命的各种现象，DNA的作用，到了20世纪中叶，人们才开始重新加以注意。

我们先来看看一个非常有趣的细菌实验。一些已经死去的毒力很强的细菌，与一些仍然活着的无毒细菌放在一起进行培养，结果，无毒菌的后代却变成了有毒的细菌。这是为什么呢？在微生物学上，它一度被称为“格里菲斯之谜”。

格里菲斯是一个经常与细菌和小白鼠打交道的美国生物学家。小白鼠是生物实验中常用的实验动物。虽然它们也是一种老鼠，但是红红的小眼睛和雪白的皮毛，非常让人喜爱。格里菲斯经常将一些细菌注射到小白鼠的体内，看小白鼠有什么反应，以便对细菌的性质做出分析和判断。

肺炎球菌，顾名思义，是能够引起肺炎的细菌。科学家们发现，自然界中存在有两种肺炎球菌。在显微镜下可以分辨出，一种菌落光滑，一种菌落粗糙。别小看这种微不足道的差别，它们的性质差别可不小。光滑的毒性很强，可以使小白鼠生病死亡；粗糙的没有毒性，不会使小白鼠生病。

格里菲斯用高温将有毒性的光滑菌杀死后，注射到老鼠体内，结果老鼠平安无事。可是，当他把被杀死的光滑菌与活的粗糙菌混在一起，再注射到老鼠体内时，奇怪的事情发生了：可怜的老鼠死了。

单独注射已被杀死的有毒菌或活的无毒菌，都对老鼠没什么危害，为什么两个混到一块后就可以杀死老鼠呢？难道死菌又复活了吗？死菌复活是不可能的。这一现象引起了格里菲斯的高度重视。格里菲斯又进一步做了体外实验，把有毒菌的“尸体”和无毒菌放在一起培养，结果发现，无毒菌的许多后代，已转化成有毒菌了！

这说明，光滑型有毒细菌中有一种物质可以进入粗糙型细菌，从而使粗糙型细菌发生变异，获得了致病性。但到底是什么物质呢？死菌在小白鼠体内重新复活，成了一个谜。1944年，也就是“格里菲斯之谜”产生后16年，原籍加拿大的美国细菌学家埃弗里重复了格里菲斯的试验，他决心搞清楚无毒菌转化成有毒菌的物质到底是什么，并设计了新的实验，从而彻底解开了“死菌复活的秘密”。他将光滑型细菌的各成分加以分离，分别提取出核酸、蛋白质及多糖物质，再分别和粗糙型细菌混合一起培养，然后分别给小白鼠进行注射。结果发现蛋白质不能使无毒菌转化成有毒菌，多糖物质也没这个本事，只有核酸例外，它能使一部分无毒菌变成有毒性的菌，导致小白鼠死亡。

核酸竟然能使无毒细菌的遗传性质发生改变，这不正说明了核酸就是遗传物质吗？

可见，有毒菌虽然经过加热被杀死，但核酸分子还存在，它“偷梁换柱”，与一些无毒菌的核酸连在了一起，当这些无毒菌再繁殖的时候，稀里糊涂地变成了有毒菌。你说神奇不神奇？

另外还有一个重要的实验叫做噬菌体感染实验。噬菌体又称嗜菌体，听名字就知道它酷爱细菌，实际是一种专爱和细菌“捣乱”的病毒，又被称作细菌病毒。噬菌体只有在电子显微镜下才能看到，形状像化学实验室里的滴管，呈多角形，下面细长。能侵入细菌的细胞内，并在其中大量生长繁殖，引起细胞破裂死亡。噬菌体的成分很简单，由蛋白质外壳和内部的DNA组成。但是进入细胞起作用的是DNA还是蛋白质呢？美国生物学家赫尔希和蔡斯通过巧妙的实验搞清了这个问题。当噬菌体侵入细菌时，并不是整个身体都钻进细菌中去，而是把“滴管”的“尖端”扎在细菌上，把其中的核酸注射到细菌中，而其蛋白质外衣则留在细菌之外。进入细菌的核酸在细菌体内繁殖，形成许多相同的噬菌体核酸和蛋白质外衣，再组装成新的噬菌体。新噬菌体复制的数目越来越多，最终把细菌胀破致死。在整个过程中，噬菌体的蛋白质并没有参与，但新的噬菌体却被复制出来。正是核酸的作用使它的全部特征被遗传下来。噬菌体试验进一步证明了DNA就是遗传物质。

如果说以上这两个实验只是证明了核酸是遗传物质的话，那么烟草花叶病毒实验不仅证明了核酸是遗传物质，而且证明了蛋白质不是遗传物质。用化学方法把这种烟草花叶病毒的核酸和蛋白质分开，然后把它们分别喷洒在烟草叶子上，结果喷洒病毒蛋白质的烟草不得病，而喷洒病毒核酸的烟草却感染了花叶病。而且从得病的烟草上还提取到了由蛋白质外膜包裹着核酸的完整的烟草花叶病毒，其结构与原来的完全相同。这说明，是核酸，而不是蛋白质参与了遗传复制过程。确凿的证据说明了DNA就是携带遗传信息的物质。这样一来，核酸的身价大增，引来许多科学家探求的目光。于是一场研究核酸的热潮开始了。