艾弗里也没有什么亲戚,生活看起来很单调。但是,他应该觉得他的生活是很充实的。就像他抬头所看到的那些逐渐升高的摩天大楼一样,他的生活也一点点地被充实着。艾弗里的研究主题是肺炎双球菌的性质转换。
遗传基因的本质
在今天,肺炎已经可以通过抗生物质进行简单的治疗了。但是在艾弗里刚刚开始进行医学研究的那个年代,却有大量的人因为患了肺炎而医治无效死去。谁也没有更好的治疗方法。无论是医生,还是患者,大家都只有在心里祈祷病情能自然地好起来。
肺炎双球菌是肺炎的病原体。这是一种单细胞微生物,而不是病毒。我们在普通的光学显微镜下就能观测得到。这种菌有好几种类型,大致说起来,包括具有很强的病原性的光滑型(Smooth,简称S型)和没有病原性的粗糙型(Rough,简称R型)。S型菌通过S菌分裂来进行繁殖,R型菌则通过R菌分裂来进行繁殖。可见,这种菌是可以进行遗传的。
英国有个研究者叫雷德里克?格里菲斯,他是艾弗里的前辈。他注意到了一个很奇妙的现象:如果对有很强病原性的S型菌进行加热,就可以将其杀死。当然了,将其注射到实验动物身上,动物也就不会生病。另外,如果将没有病原性的R型菌直接注射到实验动物身上,动物也不会生病。但是,如果将已经被杀死的S型菌与活着的R型菌混合后再注射到实验动物身上,那么,动物就会患上肺炎。这究竟是怎么回事呢?S型菌已经被杀死了,那么肯定是R型菌里面有什么东西,使S型菌发生了变化。
格里菲斯试图查出导致这种让他觉得不可思议的现象的原因。他把S型菌杀死,将菌体内的化学物质提取出来,然后将其与R型菌混合,R型菌就转化成了S型菌。在艾弗里的实验桌上,摆放着格里菲斯这个伟大的先驱者的照片。于是,艾弗里开始着手研究,他想弄明白,究竟是一种什么化学物质改变了菌的性质。
改变菌性质的物质,其实就是遗传物质。他开始研究遗传物质的化学本质,这就意味着,他开始向生物学史上最重要的课题发起了挑战。但是,谨慎的艾弗里并没有把这种物质称为基因,而是称其为性质转换物质。当时,关于遗传物质的存在,科学界已经有了很多种猜测。遗传物质上面有着大量的信息,所以它应该是一种非常复杂的高分子结构。在所有细胞中的高分子中,最为复杂的就是蛋白质了。所以,遗传物质一定是种特殊的蛋白质。这在当时,是一种共识。
艾弗里当然也知道这点。但是,他的实验数据却否定了这一猜测。艾弗里从S型菌中提取出了各种各样的物质,然后开始一一鉴定,来确定究竟是哪种物质导致R型菌变成了S型菌。最后的结论 是,这种物质是S型菌体内的酸性物质核酸,准确地说是DNA。
DNA 虽然是一种高分子化合物,但是它其实只有4个要素构成,从这个意义上来讲,它只不过是一种简单的物质。因此,没有人会想到这里会隐含着那么复杂的信息。在今天,即使是只有0和1这两个简单的数字,我们也可以用来表达复杂的信息,比如,在计算机编程里。但是在当时的研究者当中,至少是在生物学者当中,没有一个人考虑过信息密码化。就艾弗里本人,也对自己的实验结果感到半信半疑。
他反反复复地进行实验,从不同的角度进行研究。但是,实验的结果仍然不变。那就是:遗传物质的本质就是DNA。
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