探索基因化学本质的研究始于J.F.格里菲思（J.F.Griffith）在1928年做的肺炎球菌转化试验。J.F.格里菲思是位医生兼细菌学家，致力于肺炎疫苗的研究工作，他用肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）感染小鼠，24 h即可杀死小鼠，并可从死鼠心血中分离到大量肺炎球菌。肺炎球菌的致病毒性是和菌体外面的多糖荚膜相关的。具有这层多糖荚膜的肺炎球菌可在琼脂培养基上形成表面光滑的菌落，所以有荚膜有致病毒性的菌称为S菌。S菌可以突变为R菌，即荚膜缺陷、菌落表面粗糙，且无致病毒性的突变菌。R突变很可能与多糖荚膜合成的关键性酶——尿苷二磷酸葡糖脱氢酶（uridine diphosphoglucose dehydrogenase）的缺陷有关（图1-10）。
S菌可以突变为R菌，R菌也可以回复突变为S菌。根据荚膜抗原结构不同，又可把S菌分为若干种免疫学上的亚型，如SⅠ、SⅡ、SⅢ等。SⅢ菌经一次突变可变为RⅢ菌，但不能一次突变为RⅡ菌，而RⅡ菌也不能通过一次回复突变到SⅢ菌。
J.F.格里菲思做了下列四组实验。
（1）SⅢ活菌注射小鼠→小鼠死亡。
（2）RⅡ活菌注射小鼠→小鼠存活。
图1-10 尿苷二磷酸葡糖脱氢酶的缺陷引起荚膜缺陷
（3）SⅢ死菌注射小鼠→小鼠存活。
（4）RⅡ活菌和SⅢ死菌一起注射小鼠→小鼠死亡。
从第四组实验的死鼠心血中还分离到了SⅢ活菌。这不可能是突变的结果，因为RⅡ菌不能一次回复突变就成为SⅢ菌。所以J.F.格里菲思推测SⅢ死菌的存在是导致RⅡ活菌变为SⅢ活菌的原因，他称这种现象为转化（transformation）。
三年之后，J.F.格里菲思在实验中发现，让SⅢ死菌与RⅡ活菌在试管中一起孵育，SⅢ死菌也能把RⅡ转化为SⅢ活菌。从而证明小鼠只是检验转化结果的实验动物，并不是转化发生的必要前提。J.F.格里菲思把SⅢ死菌中能转化RⅡ菌的因子称为转化因子。差不多同时，美国洛克菲勒研究所的阿洛威（J.Alloway）重复了J.F.格里菲思的活体和离体转化试验。他还进一步把SⅢ死菌的细胞壁和一些粗颗粒滤去后的提取液用来做转化试验，也获得了成功。这表明完整的SⅢ死菌也不是转化的必要前提。阿洛威用乙醇处理SⅢ菌提取液后得到了具有转化活性的沉淀物。10年之后，艾弗里和他的合作者麦克劳德（C.Mac Leod）和麦卡蒂（M.McCarty）的经典工作证明转化因子的化学本质是脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）。
艾弗里等的文章主要论述了下面几个问题。
实验所用转化因子的供体菌株是肺炎双球菌（Dipliciccuspneumnoniae）S Ⅲ A66，受体菌株是非常稳定的肺炎双球菌RⅡ 36A。从S Ⅲ A66分离纯化得到的转化因子的分子量大于500 000，紫外吸收峰值为260 nm，电泳分析时只出现一条带。对肺炎双球菌而言，在纯化过程中，如对其蛋白成分做1∶50 000稀释，对多糖荚膜成分做1∶5 000 000稀释，仍可表现出血清学反应。然而，在高度稀释到提取物的血清学特性越来越不显现时，转化活性却因纯化而不断提高。
系统地做了转化因子的酶学分析，包括四组实验。
（1）转化因子＋结晶胰蛋白酶；转化因子＋结晶胰凝乳蛋白酶；转化因子＋结晶胰蛋白酶＋结晶胰凝乳蛋白酶，三个实验结果相同，转化因子的转化活性都不丧失，表明转化因子不是蛋白酶作用的底物，即不是蛋白质。
（2）转化因子＋核糖核酸酶，转化因子的转化活性不丧失，表明转化因子不是核糖核酸酶作用的底物，即不是核糖核酸。
（3）转化因子和下列的各种组织来源的血浆和酶类作用，结果如下：
表明转化因子不能被磷酸酶或酯酶灭活，却可以被DNA酶灭活，提示转化因子的化学本质很可能是DNA。
（4）转化因子和灭活血清的作用，结果如下：
表明血清在适当的温度经历一定时间后，其内含的包括DNA酶在内的各种酶均会变性而失活，只有未被彻底灭活的血清才能使转化因子失去活性。
必须指出，这组酶学分析实验在研究战略上有独到之处，在纯化技术很不发达的年代，艾弗里没有用传统的纯化法来证实活性成分的化学本质，而是利用酶学研究的成就，通过特异性的酶反应来导致转化因子失活这条思路来达到确定转化因子化学本质的目的。
艾弗里等还报告了两个未成功的实验：①转化因子浓度和转化反应速率的相关性研究；②转化率和转化因子数量的相关性研究。
艾弗里等测得了有关转化效率的两个数据：①当用0.003 μg转化因子时，有50%RⅡ 36A成功转化为SⅢ菌；②当转化因子用量增加到0.01 μg时，转化实验全部获得成功。
根据上述研究，艾弗里提出肺炎球菌SⅢ转化因子的化学本质是DNA。他们的文章指出：“从物理和化学性质上讲，转化因子是一个高度聚合的DNA分子，它是由4种含氮原子的核苷酸组成的，而表现SⅢ菌致病毒性的特征性黏多糖荚膜外壳是不含氮原子的。这说明作为转化因子的DNA和由DNA决定的多糖荚膜在生物学功能上是各不相同的，然而在决定细胞的类型上两者都是必不可少的。”这段话在分子水平上把基因型和表现型分得很清楚，基因与基因所决定的性状在化学本质上是不相同的。
艾弗里在论文的最后还很谦虚地说：“如果本文有关转化因子化学性质的研究结果被进一步证实，那么DNA不仅在结构上是重要的，而且在功能上也是异常活跃的，它决定细胞的特性及其生物化学活性。如果脱氧核苷酸钠盐和活性转化因子的确是同一种物质，那么我们可以说转化是同一种已知的化合物直接地、专一性地诱发而产生的结果。DNA是一种已知的能引起可预测的遗传变异的化学物质。”也就是说，转化是经特殊处理引起特殊变异的一个实例。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
