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对艾弗里的支持

时间:2022-06-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:第十三章 对艾弗里的支持近来对核酸在生物学中的作用的研究,已证实它的重要性可比得上蛋白质,特别在解决基因结构问题上更是如此。艾弗里就核酸与肺炎球菌类型变化之间的关系所作的研究,进一步表明了这两种物质的重要性。时艾弗里在许多国家的崇拜者、朋友和追随者来说,在艾弗里行将退休之际获得这个新的重大发现总是件值得庆贺的事。

第十三章 对艾弗里的支持

近来对核酸在生物学中的作用的研究,已证实它的重要性可比得上蛋白质,特别在解决基因结构问题上更是如此。艾弗里就核酸与肺炎球菌类型变化之间的关系所作的研究,进一步表明了这两种物质的重要性。

(比德尔、波林、斯蒂特文特,1946,30)

要是我们研究的是高等有机体,那么,我们就要使遗传变异的状况与这一变化相适应。而且引起这一变化的因子——人们往往会称它为溶液中的基因——看来肯定是脱氧核糖型的核酸。不管它是什么东西,它总是能够用结构化学来说明的物质。

时艾弗里在许多国家的崇拜者、朋友和追随者来说,在艾弗里行将退休之际获得这个新的重大发现总是件值得庆贺的事。作为一个对科学进步有巨大影响、毕生从事研究工作的老科学家,艾弗里能有如此重大的发现是完全合乎情理的。

(亨利·戴尔爵士,1946,128)

从转化因子的极好的生物化学研究到细胞学家和遗传学家所做的也许是同样富有成果的工作,没有一个实验或事实能直接地、毫不含糊地得出转化物质或基因是核酸或大部分由核酸组成的结论。我乐于知道,当今广为流传的判定核酸是一种转化因子,是否已有明确的实验证明?或者仅仅是目前投票赞成的结果?

(库珀,1955,19~20)

当实验中的发现对已确认的定论,例如对中心法则的蛋白质版本提出异议时,我们将看到与此直接有关的科学界会出来抵制,并以证据不足和不能用公认的理论来解释为理由进行反击。然后,我们总是能目睹大家已熟悉的忽视、再发现、最终承认的过程。虽然可以找出一些人反对艾弗里工作的意义的例子(库珀,1955;泽瓦加,1952),但这远远不是对发现转化因子的化学成分的唯一反应。这个发现并没有遭到忽视、抵制和重新发现。在讨论艾弗里的工作时,没有出现像第十章讲到的、在讨论TMV研究工作时观察到的库恩式的盲目性。在本章和下一章里,我们将探讨使艾弗里的证据更令人信服的几种方法,以及进一步探究该发现的重要意义的途径。

证据得到加强

1943年,洛克菲勒研究小组用与适当的抗血清进行反应,作为检测转化因子中有无蛋白质存在的一种灵敏测试(1:50000)。这种试验比米尔斯基所反对的用组织化学和分析(氮-磷比)得到的证据要灵敏得多。但是,人们仍可认为,在提取和提纯过程中,转化因子中的蛋白质已发生了很大的改变,因而不能同抗血清发生反应。

麦克劳德于1941年离开了洛克菲勒医院,前往纽约大学的医学院担任医学部主任。在纽约,他与奥斯特里恩一起继续研究转化现象。麦克劳德证明,在转化中传递的遗传性状不止一种,而是三种,而且是互不相干的三种性状。因此,定向突变看来不是转化的机制。这两位科学家断言,一定存在DNA分子的“多样性”,每一种DNA分子决定每一种“特异性”(奥斯特里恩、麦克劳德,1948,458)。

艾弗里虽在1943年正式退休,但他仍在洛克菲勒研究机构里继续工作了好几年,并同麦卡蒂合作,改进了提取转化因子的方法。用这种方法得到的转化因子,比采用1943年的技术多出4倍,而且除了可用于Ⅲ型外,也可用于Ⅱ型和Ⅵ型(麦卡蒂、艾弗里,1946b)。肺炎球菌细胞在柠檬酸中会自溶。麦卡蒂发现DNA酶依赖于镁离子(麦卡蒂,1946a)。柠檬酸除去了镁离子,因而防止了DNA解聚。自1943年起,麦卡蒂试图通过纯化DNA酶来进一步证实转化因子的化学成分。在1943年,只从肠黏膜液中提取到粗制的提取物。到1946年,麦卡蒂已能验证浓度极低的DNA酶的活性,也就是比检出水解蛋白活性的浓度还要低1万倍时的活性。1935年到洛克菲勒与沃尔瑟·戈贝尔和查尔斯·霍格兰一起工作的生物化学家罗林·霍奇基斯,在1947年就开始研究转化因子的化学成分。一年之后,在巴黎举行的一次会议上,他报告说,转化因子的基本成分不同于胸腺核酸和四核苷酸的基本成分。他还报告说,库尼茨最近制备的晶体DNA酶能使转化因子失活(霍奇基斯,1949;库尼茨,1948)。接着他又证明,从转化因子那里得到的少量氨基酸都是腺嘌呤分解产生的甘氨酸。这一重大发现,使他断言转化DNA的蛋白质最大污染量为0.02%。

霍奇基斯也在寻找像产生荚膜那样的能够传递给受体细胞的其他标记。如果被传递的是遗传物质,那么,标记应是独自行动的。在青霉素抗药性和荚膜形成的例子中,他证明了这一点(霍奇基斯,1951)。后来,朱利叶斯·马默在霍奇基斯的指导下,研究了具有能利用甘露(糖)醇的适应酶的肺炎球菌菌株。这是(与青霉素抗药性)连锁的第一个例子(霍奇基斯和马默,1954)。

这些发现使洛克菲勒的科学家们,能比较大胆地发表看法了。在美国化学学会主办的“病毒的生物化学和生物物理学研究”的讨论会上,麦卡蒂在结束讲话时说:

从上面的讨论我们可看出,尽管肺炎球菌的转化物质的某些性质与病毒相似,尽管病毒的种类繁多,如把转化物质划入病毒类,同有些证据是矛盾的。然而,如果我们接受转化物质的生物学特异性是脱氧核糖核酸的特性的观点,那么,目前研究的结果有助于把注意力集中到病毒核蛋白的核酸成分上。核酸除了可能在病毒分子自繁殖中起作用外,核酸的一个部分也许带有特异性,它是决定病毒最终结构的关键因素。

(麦卡蒂,1946)

一个月以后(5月),麦卡蒂在美国微生物家学会上作了伊莱·利利奖获奖讲演。当时,他感到有理由断言“积累起来的证据,无疑地确定了造成转化的活性物质是脱氧核糖型的一种特殊核酸”。在报告的正文中,麦卡蒂要求“重新考虑核酸在生命现象中可能起的作用……”(1946,48),也就是从与DNA有关的“两个基本作用来考虑,即在转化细胞里引起活性物质发生可预见的和可遗传的修饰作用以及自繁殖”(同上)。接着,他又提到了转化物质同基因及病毒在生物学性质上的相似之处:可传递性,回收量大大超过原来的接种量以及单一性质。“虽然对这些相似性的正确性可提出质疑,但这些相似性有助于说明转化现象在遗传学及病毒和癌症研究中可起的重要作用。”(同上)

这些话都是字斟句酌推敲过的,霍奇基斯的措词也非常谨慎。他避免直率地说,基因就是DNA,或转化物质是DNA。不管怎么说,总是隐藏着这种可能性,即转化物质依赖于DNA,但它本身不是由DNA所组成。

我们在艾弗里实验室工作的人,始终关心着活性很高的痕量蛋白质可以说明转化的可能性。我之所以重视蛋白质,在很大程度上要归因于三十年代长期受到阿尔弗莱德·米尔斯基的熏陶。我感到他怀有与我相同的疑问:核酸和蛋白质的氮-磷原子之比只能在磷的变化范围内变化。纯化的DNA酶除了麦卡蒂从含有大量蛋白酶的胰腺中发现的DNA酶外,实际上仍有中度的蛋白酶作用。米尔斯基谈到了这些问题,但没有对艾弗里的研究小组喋喋不休地谈论这些事情,否则他就会与我一样,知道他们是多么渴望看到探究痕量蛋白质的工作能继续下去。

霍尔基斯,1966,189)

因此,“如果”和“看来很可能”等词句依然层出不穷:“如果这是确实的,那么特别感兴趣的是,这些以分离出来的、纯化的细菌转化脱氧核糖核酸形式出现的决定因子,可作物理学、化学和生物学的研究。”(霍奇基斯,1952,436)“这些分析看来支持了早期的推论,即在DNA转化中被传递的因子是细菌基因本身。”(霍奇基斯,1955,5)过了好多年后,霍奇基斯这样写道:

……对遗传机制作认真分析的人不会轻易地、一下子倒向普遍的判断,也不会完全被管窥蠡测的想象所迷惑。以后的历史学家可以看出在什么地方已被“有理由地”作了强调、夸张、揭露、大胆或哄骗的。但是,有时历史学家不也看到“毫无根据的猜测”所带来的危险,以及过分的强调或劝诱已使一代人形成一种难以抛弃的谬见了吗?

(霍奇基斯,1972)

来自巴黎的证实

安德烈·博伊文及其合作者罗杰·文德富莱和伊冯娜·勒乌尔特用大肠杆菌取得的结果与艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂所取得的相同。他们的工作具有特殊意义。因为,这不止是肺炎球菌实现转化的第一批事例,而且与艾弗里他们的工作相比,用博伊文的话来说,其重要性是难以想象的。

博伊文与核酸打交道的历史可追溯到二十世纪二十年代后期。当时,他的研究工作中就有嘌呤和嘧啶的代谢。三十年代初,在布加勒斯特,他作为医学化学教授曾与梅斯路比诺和马格埃吕等人合作。最初,他研究了细菌的核酸组成,继而研究免疫化学并分离出重要的O抗原。1936年,他在加切斯的巴斯德研究所分部任职。第二次世界大战期间,这个研究所的工作一直没有停止。在加切斯,博伊文与A.德洛内和科尔小姐一起研究了大肠杆菌抗原,这也就是当初艾弗里和海德尔伯格对肺炎球菌进行的研究。他们发现:

有证据表明,大肠杆菌的抗原类型极多,每种类型都有各自的多糖,其特点由特定的化学成分和特殊的血清特异性所决定。各种类型在继代培养物中保持稳定。像肺炎球菌一样,由于失去多糖,它们能经历从S(光滑)型到R(粗糙)型的抗原退化;并同肺炎球菌一样,在种类繁多的大肠杆菌中,各种抗原类型都是真正的基本物种。

(博伊文,1947,7)

罗杰·文德雷莱在德国被监禁了十个月之后,于1942年返回法国加入了博伊文的研究小组。他发现,博伊文急于要确定转化的化学基础。博伊文确信,转化一定与核酸有关。1941年,博伊文已在各种条件下,试图在试管内“发现大肠杆菌能否像肺炎球菌一样,用控制突变的方式使它们不发生类型转化”(同上)。他已看过格里菲思、道森、夏和阿洛韦的研究资料。因此在1941年时,他似乎在考虑类型转化现象是一种阶段发育(博伊文,1941,799)。作为一个生物化学家,文德雷莱被安排做转化物质的提取工作。他用氯仿杀死供体细胞,然后在37℃条件下,让这些细胞自溶两天。最后,用醋酸从自溶产物中沉淀出核蛋白。后来,这些巴黎研究人员获悉了艾弗里1944年写的揭示DNA作用的论文。博伊文说道:“在他的研究工作的鼓舞下,我们也获得证据,证明了脱氧核糖核酸在细菌定向突变中的作用。我们乐意承认在这个领域里,这些美国作者占领先地位。”(1947,9)看来,博伊文及其同事们所要做的全部工作,就是在pH为2时,用胃蛋白酶处理他们所提取的核蛋白,或者,更可取的是用泽瓦加的氯仿技术除去蛋白质。1945年11月,在科学院的一次会议上,博伊文宣布,他已成功地实现了大肠杆菌的转化。他们用以S2型的S型提取到的核酸去培养S型的R型,从而获得了S2型的S型。同样,他们也使S3型转化为S1型。1945年12月,在《实验》杂志上报道了他们的上述发现。论文的标题里含有“对遗传生物化学的重要性”。在论文的结语中,供体型和受体型分别称为C1和C2。结语是这样写的:

现在看来已能肯定,细菌细胞具有一个小小的沉浸在核糖核酸细胞质中的胸腺核酸细胞核。从C1提取到的因子只是C1的基本染色体装置的“溶解”结果,已证明该因子能赋予C2的多糖体以新的分子成分和全新的酶学特性。这种假说看来是可能成立的。如果这种假说符合实际,那么崭新的前景即展现在我们面前,而且使遗传的生物化学亦大有希望。特别是我们必须从核酸方面,而不是从构成基因的核蛋白大分子的蛋白质方面,去寻找基因诱导特性的基础。这样,将使人们设想一种可能性:存在着能区分处于自然聚合状态的各种脱氧核糖核酸的“一级”结构,或更可能是“二级”结构。

(博伊文、德洛内、文德雷莱、勒乌尔特,1945,335)

1947年6月在冷泉港讨论会上.博伊文发表了一篇杰出的论文,他把细菌转化研究同比德尔和塔特姆的生化遗传学研究联系起来,并描述了图拉森证实罗宾诺的细菌细胞核的研究(1947)和所涉及的化学机制(利帕迪,1946);还给出了图拉森和文德雷莱用RNA酶和DNA酶把RNA和DNA分别定位在大肠杆菌细胞质和细胞核的细胞化学证据(1947)。

当我们回顾二十世纪四十年代所发表的大量文献时,安德烈·博伊文似不可能如此精确地预测到分子遗传学这门新兴学科将要发现的这种结构。请看下面这段话:

对一系列的催化作用我们至多略知一二,即从一级指挥中心(脱氧核糖核基因)开始,经二级指挥中心(核糖核微粒体-细胞浆-基因)及以后的三级指挥中心(酶),最终决定所涉及的代谢链的性质,并由此确定该细胞的所有性状。

因此,无数的细胞类型和物种归根到底被归结为在一种化学物质分子结构中的无数种修饰作用,这种化学物质就是作为获得性状和遗传的基质——核酸。这是根据我们对细菌定向突变这一奇妙现象所得出的符合逻辑的“工作假说”。

因此,像在高等有机体细胞核中那样,在细菌核中也有作为物种性状基质的脱氧核糖核蛋白基因。所以,无论在定向突变现象中发生什么情况,都只能用细菌染色体装置的分解、但并未丧失其全部功能价值的结果来解释。

在细菌中——及十之八九的高等有机体中——每个基因都有它特定的成分。这种成分不是蛋白质,而是一种特殊的脱氧核糖核酸。至少在某些条件下(细菌的定向突变),这种核酸能作为遗传性状的载体而单独起作用。 因此,基因最终可追溯到一种特殊的脱氧核糖核酸大分子……就生物化学的实际情况来说,这个观点看来是前所未有的。

(博伊文,1947,12~13)

在接着的讨论中,勃拉舍对博伊文的自溶产物在转化中有活性表示惊奇。由于肯定有DNA酶存在,因此活性一定不是起因于DNA而是其他物质。博伊文只能对勃拉舍保证说:虽然大肠杆菌含有活性很高的RNA酶,但没有证据表明有同样活性的DNA酶。因为文德雷莱已发现,在自溶过程中RNA与DNA之比急剧下降(文德雷莱,1947)。也许人们曾随便地问博伊文,为什么他没有像艾弗里和米尔斯基那样用脱氧胆酸钠和克分子氯化钠法,因此,他在论文中加了一条脚注,说明大肠杆菌对这两种试剂的抵抗力很强,因此用这些方法提取的能得到的提取物极少。关于博伊文以及他从大肠杆菌中获得的证据,霍奇基斯说道:

博伊文由于所判明的细菌杭原比二十年所判明的更为复杂而受到人们的尊敬。我想大家也都认为博伊文是一位诚实的科学家,他乐观而相信简明的推理。在读者的心目中他是一位早期的分子生物学家,这是恰如其分的。但是,他缺乏作为一位杰出的分子生物学家应有的数量观念及自我批评精神。由于(我被告知)他的菌株也自发地经过了同样的变化,因此,我怀疑我们是否了解博伊文及其同事们真的获得了由DNA引起的转化。研究选择在促使转化中的作用不属于博伊文的研究范围——我想他是重蹈艾弗里的覆辙。博伊文过分相信自己寥寥无几的观察结果了。

博伊文把在最佳条件下,在处理DNA的烧瓶中有半数发生转化时,称之为“百分之五十转化”。我们问道,1951年及1951年以前,处理过的细胞中有百分之几发生了变化?他个人的魅力和积极性是很高的,但在事物处于定性阶段时这些品质却是危险的。

(霍奇基斯,1972)

因此,博伊文在冷泉港会议上发表的论文中,我们可看到另一条脚注:

尽管实验条件完全一样,因S1脱氧核糖核酸的作用而引起R2转化为S1却不是有规律的。在12支试管里,放着等量的培养基及脱氧核糖核酸,接种同样数目的细菌,人们常常发现一些试管里出现了转化,而其他试管则没有。培养初期和结束时的细菌数和脱氧核糖核酸浓度,无法从统计学的角度来解释不同实验中出现的转化百分比。总之,所发生的一切表明,还有某个尚未探明的因素能促使或阻止转化的发生。

(博伊文,1947,8)

情况更糟的是,其他研究人员难以重复博伊文的工作。这可能是不同菌株有不同的感受(劳温,1969,65)。要是其他研究人员也能得到博伊文的第17号和第24号的菌株,那么,或者能证实他的实验结果。但是,这些菌株“由于在一次偶然事故中,打碎了装有亲代菌株的试管而丢失了”(文德雷莱,1972)。博伊文当时因癌症的第一次严重发作而正住院治疗。1947年,从博伊文那里得到菌株的莱德伯格和塔特姆,“从未证实博伊文的发现。在与塔特姆通信中,博伊文承认,也许这些菌株在转交前,已失去转化能力了。博伊文表示他将设法重新找到这些菌株,并由他本人用这些菌株再次证实细菌的转化现象。也就是在这个时候,他得了癌症”(兰德柏格,1972a)。在“很了解艾弗里的研究工作(兰德伯格,1973)”的哥伦比亚大学里,瑞安和兰德伯格于1945年6月试图“仿效艾弗里,用DNA提取物来转化链孢菌变种,但未成功,因此被认为不值得报告”(兰德伯格,1972b)。所以要做这项实验,完全是为了澄清“转化”是否是典型的基因传递(兰德伯格,1972a)。同时,在刊物上发表了博伊文的研究成果,以此证实了艾弗里的发现。法国科学家的这项研究,特别是同博伊文合作的文德雷莱的研究工作,给同米尔斯基合作的阿瑟·波林斯脱尔留下了极其深刻的印象(见第十四章)。

关于细菌转化的争论

前面我们已强调过,著名的艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂的论文,由于发表在只有医学图书馆才收藏的杂志上,因此拥有的读者不很多(怀亚特,1972)。的确,艾弗里没有设法在广泛发行的《科学》和《自然》杂志上扼要地发表他们的论文。不过另一方面,消息的流传不必单靠出版物。除了像古兰德(1946)和麦克法兰·伯内特(1943)这样的科学家来访问过以外,在三次未公布的讨论会上都讨论了转化问题。这三次会议是:1946年1月纽约的“突变讨论会”;1946年4月大西洋城的“病毒的生物物理和生物化学研究”及1946年10月赫西(宾夕法尼亚州)的一次讨论会(会议名称不详)。

1946年7月,冷泉港讨论会的题目“微生物的遗传及变异”是在艾弗里论文发表的那一年选定这个论题的。这个会议本应在1945年举行,但因旅行受到限制而不得不延期举行。与会者在1946年相遇时,艾弗里、麦卡蒂和哈里奥特·泰勒都在场,并报告了他们在判明转化所不可缺少的环境因素中所取得的进展。在1946年的另一次会议上——在底特律举行的美国微生物家学会——麦卡蒂宣读了一篇论文,内容同一个月之前,他在大西洋城发表的几乎相同。在这次会议上,他被授予埃莱·利利细菌学和免疫学奖。到1947年,这股研究热潮仍方兴未艾。1947年6月的冷泉港会议专门讨论了核酸和核蛋白。博伊文、查格夫、霍奇基斯、米尔斯基、波林斯脱尔和哈里奥特·泰勒都出席了这次会议。

这些会议为遗传学家、病毒学家和生物化学家讨论转化问题,提供了充分的机会。对于宣传艾弗里的工作来说,欧洲的形势不那么有利。如实验生物学学会在剑桥召开的一次讨论核酸的会议(1946),就没有请人来讨论转化问题,而且在M.斯泰西有关细菌核酸和核蛋白的论文中,也只是把艾弗里的工作同其他人的工作简单罗列了一下。可见斯泰西虽是个事业心很强的人,但他本人对转化的解释显然是属于核蛋白阵营的(斯泰西,1947,96)。

有一个明显的例外,即1948年法国国家科学研究中心在巴黎举行的一次振奋人心的学术讨论会。这次会议得到了洛克菲勒基金会的赞助。但是,即使是这次会议也没有形成理应产生的巨大影响。这可能是由于会议记录只用法文刊登在份数不多的国家科学研究中心的报告里的缘故。

这次聚会是由安德烈·鲁沃夫和鲍里斯·埃弗鲁西组织发起的。他们给这次会议取名为“赋有遗传连续性的生物学单位”。霍奇基斯写道:“一年之后,当时我还没有认识到几乎没有人读过讨论会的论文,但我却发现《化学文摘》的一位呆板的文摘编写人员只用‘评论’两字,就把我本人及艾弗鲁西在会议上的论文概括了。我对此感到恼火。”(霍奇基斯,1966,190)但是,这是一次多么盛大的学术讨论会啊!霍奇基斯报告了他用晶体DNA酶所做的研究以及对转化DNA进行的定量层析。后来,博伊文把这项工作称作“为支持在自然界里存在各种各样核酸的理论,第一次提供了化学性质方而的直接论据”(博伊文,1948,1258)。哈里奥特·泰勒陈述了“中间的”和“极端的”肺炎球菌类型,并提供证据证明在同一种细菌提取物中,至少有功能截然不同的两种DNA。这时,博伊文已同文德雷莱一起迁往斯特拉斯堡,而且细胞化学家R.图拉森也已加入了他们的研究行列。在会上,博伊文谈到了DNA和RNA在细菌细胞中的定位研究,以及二倍体和单倍体细胞的DNA含量的测定。

安德烈·鲁沃夫用下面几句话总结了这些重要论文:

肺炎球菌转化因子被去除了蛋白质,似乎完全由脱氧核糖核酸所组成。大肠杆菌的情况可能也是如此。二倍体细胞核中的DNA比单倍体的多一倍,这可说明DNA的重要性。通过对肺炎球菌转化因子的研究,已可得出结论:嘌呤和嘧啶碱基不是按等分子比例。这情况可能有助于解释核酸的特异性。一旦把肺炎球菌的转化因子引进细菌里,转化因子立刻永久性地赋予细菌以给定的特异性。但是,这种转化因子容易受到修饰,目前我们就已知道Ⅲ型肺炎球菌有两种特殊的核酸。这两种核酸已被比作等位基因。事实上,这两种核酸似乎为了争夺同一受体而相互排斥。

因此,上述现象有助于说明,为什么有人提出特定的核酸通常能够而且应该与另一种成分,也许是蛋白质结合在一起。

(鲁沃夫,1948,202)

转化研究的影响

毫无疑问,艾弗里1944年的论文对生物化学家有深远的影响。“这些奇妙的发现”,米尔斯基说,“促使化学家们以批判的眼光考虑核酸只有一种的证据,因为公认的结论是现有的化学证据不允许我们设想核酸是不变化的”(米尔斯基,1947,15)。我担心他对DNA是转化因子的证据所作的批评,使得像穆勒那样有影响的遗传学家们仍保持基因是核蛋白的概念而不转向基因是DNA。但是,在生物化学界,米尔斯基的批评仍起着推动进一步研究的作用。我们已谈到哈里奥特·泰勒和罗林·霍奇基斯进行的遗传研究。很自然地从中引出了另外两方面的研究:研究细胞的DNA含量和分析不同物种的DNA的碱基组成。总之,艾弗里对细菌转化的研究并未遭到忽视。他的工作直接导致了进一步的化学和遗传学研究,这些研究结果对沃森和克里克的工作是必不可少的。这并不是说,支持这种新观点的生物学家和组织化学家迅速控制了整个局势。1955年,肯尼思·库珀的脱颖而出就说明了保守主义的观点仍未完全消失。新观点在英国也没有什么影响,老的遗传学派和植物病毒学派仍洋洋自得地坚持核蛋白基因观点。也许是1947年古兰德之死,使英国的科学家不了解大西洋彼岸和巴黎在核酸化学上的新进展。

细菌转化的意义

随着时间的流逝,艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂的研究工作显得比1953年时更为重要,也许这是通往双螺旋路上的最重要的发现。这标志着一系列成就的顶峰,这些成就包括确定酶作用、抗原性以及转化的化学基础。它也标志着一个新纪元的开始,人们将着手探索核酸“特异性”的化学基础。穆勒承认,如果DNA就是艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂所说的转化物质,那么,“这是一个革命性的发现”(穆勒,1947a,22)。博伊文也感到,按当时的生物化学水平来看,假定有许多不同种的DNA,“看来确是革命性的”(博伊文,1947,12)。我们并不是每天都能听到科学家把某项发现说成是“革命性”的。艾弗里他们的发现确实不同凡响。由于这个发现,将重新评价中心法则的蛋白质版本及四核苷酸假说。这个发现使我们联想起,核酸分子一定像蛋白质那样,有着多种多样的化学特异性。因此,关于细菌转化的争论,如同关于大分子的争论一样,也标志着一场革命。

当我们研究艾弗里在洛克菲勒受到的款待时,我们发现至少在表面上是热情的。P.A.利文(死于1940年)当然知道早期的转化研究工作。“他对DNA可能在转化反应中起作用持怀疑态度。当我和艾弗里博士对他讲了转化系统……的研究结果以及我们当时掌握的有关这种活性物质的特性时,他仍对这可能是DNA深表怀疑。”(麦克劳德,1968)

1943年,艾弗里在洛克菲勒研究所茶点后的正式会议上,宣读那篇伟大的论文时,“由于接着便是经久不息的掌声……因此几乎没有进行什么讨论。他的论文显然受到了赞赏,人们给予了他异常热烈的欢迎。没有人提出任何异议”(麦卡蒂,1968)。传说在讲演后进行讨论时,艾弗里曾受到猛烈抨击,以致在以后几个星期里他不敢在洛克菲勒研究所露面,这种传说显然纯属虚构。

当然,米尔斯基提出反对意见,不过他不是在洛克菲勒研究所而是在其他公开会议上。我们已分析了他的反对意见的科学依据。但是,他的反对还有某些主观因素。我们已经指出,他们三个人——艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂——都是学医的,而不是学化学的。确实,他们不同于格里菲思等人,后者对流行病学有兴趣,并没有想去研究生物化学。但是,医学研究很混乱,实验系统复杂到不能相信所得到的实验结果,转化系统也绝不例外。因此,研究所里像米尔斯基那样的生物化学家出于职业上的感情,对研究所医院的这几位“医生博士”——艾弗里、麦克劳德和麦卡蒂——的成就率先提出疑问,也就毫不奇怪了。时至今日,许多“纯”科学部门对“应用”科学部门依然持同样的态度。

转化问题不仅涉及生物化学家和医学家之间的这种争斗,而且用麦克法兰·伯内特爵士的话来说,它还标志着从应用研究到纯粹研究的转变。

回顾往事,我想只是到了二十世纪三十年代,医学科学家们才开始真正对“纯”科学研究感兴趣……

也许正是由于艾弗里的发现,才把微生物学从原来的防治传染病的基本要求转化为目前专注于分子生物学。

(伯内特,1968,59)

1943年,伯内特拜访了艾弗里,并在写给家中妻子的信上讲到艾弗里:

“刚取得极其振奋人心的发现,简单地说,就是分离出了纯基因的脱氧核糖核酸。”我想,这必将是我最后一次用全文来写DNA。从此之后,再也没有什么能与艾弗里工作的意义和重要性相比拟的了。但在当时,我们俩都还没有认识到这一点。由于回顾了过去,才看出发现DNA能在肺炎球菌间传递遗传信息,几乎宣告了一个研究领域——医学细菌学——的结束,并预示分子生物学的开始。从此以后,分子生物学成了主宰生物学的学术思想。

(同上,81)

与上述变化同时发生的是,引进了青霉素和磺胺药这类新药,促使人们进一步去发展洛克菲勒的细菌学家们正在研究的那种免疫剂。像霍奇基斯那样的科学家,原来在研究免疫化学问题,结果发现自己卷进了细菌转化的遗传学中了。

因此,原来由卫生部官员格雷菲思开始的工作,现已由一个医学研究所继续下去,并发展到要解决下述问题:“基因特异性取决于何种化合物?”早期对遗传学毫无兴趣的洛克菲勒研究所的行政人员,现在已注视这方而的研究了。

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