四、一个基因一个酶

美国遗传学家比德尔，原是摩尔根研究果蝇遗传的年轻助手，对新鲜事物的强烈追求是这位年轻人的鲜明特点。1935 年，比德尔已在法国巴黎与法国胚胎学家埃弗鲁西共同研究果蝇的胚胎学。果蝇从受精卵变为长出翅膀的成体要经过幼虫（蛆）、蛹二个阶段。但是，果蝇在幼虫阶段已奠定了成体各种器官的基础，这些在幼虫上的器官基础，简称为器官原基。埃弗鲁西一眼就可以在幼体上找到“眼原基”，并且还能从幼体上把“眼原基”挖下来移植在另一种幼虫的腹部。可想而知，通过外科手术移植后的果蝇幼虫在斗转星移中，会在腹部多长出一只眼睛，真的像我国神话中的“三眼灵官”。在这二位学者的实验室里，饲养着多种不同的果蝇，光眼睛的颜色，就

有暗红、朱红和辰砂色之分，朱红和辰砂都是由暗红眼突然变来的，因此叫突变型。遗传试验表明，突变型是暗红眼的隐性，因此不管是朱红还是辰砂眼果蝇，都是纯合的隐性果蝇。他们在研究清楚果蝇眼色的遗传背后，立即进行了别开生面的眼原基移植试验。他们把朱红、辰砂的眼原基移植到暗红眼的幼虫腹部，这种幼虫长到成虫阶段时，被移植来的眼原基，不再“坚持自己的特征”即表现出朱红或辰砂的眼色，而是随着移植幼虫的特征，长出了暗红色的眼睛；当把朱红眼果蝇的眼原基移植到辰砂眼幼虫腹部时，随着幼虫发育到成虫阶段，移植过来的朱红眼的眼原基，即不再表现为朱红色眼， 也不表现为移植幼虫的辰砂眼色，而是长出了暗红色的眼睛。如果把辰砂眼果蝇的眼原基移植到朱红眼的幼虫腹部，则被移植的辰砂眼，竟仍然坚持着自己的特征，当成长为成蝇时，这眼睛仍表现出辰砂色。

比德尔和埃弗鲁西在果蝇幼虫的身上，虽然进行的是同样的眼原基移植实验，但当长成为成蝇后所表现出的眼色却出现了这样三种不同类型的结果。这些差别该如何解释？不同的结果开启了这二位学者想象力的闸门，早已在脑海中涌动的想像大潮喷薄而出。他们首先设想，暗红眼、朱红眼、辰砂眼都是果蝇体内产生的色素物质的反映。朱红眼原基及辰砂眼原基能在暗红眼果蝇幼体上随幼体的发育而发育出暗红眼，这表明暗红色素物质能弥补朱红色素和辰砂色素的不足；同样，朱红眼原基能在辰砂眼幼体上随幼体的发育而长出暗红色眼睛，这说明辰砂色素能弥补朱红色素的不足。相反，朱红色素却不能弥补辰砂色素的缺陷，所以辰砂色眼原基在朱红眼的幼虫体上，仍表现为辰砂色。这些弥补的推论使他们得出这样的结论，即：暗红色素的形成至少包含着朱红色素的形成和辰砂色素形成等几个环节，而且这些环节是后环接前环，环环紧扣，纹丝不乱。移植试验表明，在暗红色素形成的前后步骤中，一定是朱红色素形成在先，辰砂色素出现在后。朱红眼果蝇是由于基因突变而不能使朱红眼色素进一步变成辰砂色素而已，而辰砂眼果蝇是由于基因突变而不能使辰砂色素进一步形成暗红色素所致。

这样，当朱红眼的眼原基移植到辰砂眼果蝇的幼体上时，辰砂眼果蝇的幼虫就将自己形成的辰砂色素源源不断地提供给朱红眼原基，弥补了朱红眼果蝇不能形成辰砂色素的缺陷，由此，朱红眼原基就发育出暗红色眼。如果把辰砂眼果蝇的眼原基移植到朱红眼果蝇的幼虫腹部，朱红眼果蝇的幼虫只能给辰砂眼原基提供朱红色素，而辰砂眼原基虽然能将朱红色素进一步转变成辰砂色素，但要将辰砂色素转变为暗红色素已无此能力，所以，辰砂眼原基在朱红眼果蝇的幼虫腹部永远也长不出暗红眼。

比德尔和埃弗鲁西根据移植试验所作出的假定和推论是否正确呢？要知道，任何美妙动听的语言、任何高明的假定和推论并不一定代表真理，只有得到大量实践支持的假定才有资格步入科学真理的行列。比德尔和埃弗鲁西虽然未能用强有力的事实证明自己的假定，但是一批生物化学家却在他们出色的试验结果和推论的感召下，主动加盟，并且慷慨地送给二位学者一份厚礼，那就是为比德尔、埃弗鲁西的假定找到了物质基础。比德尔假定的朱红色素原来是一种组成蛋白质的原料——色氨酸，而朱红眼果蝇就是因为失去了把色氨酸进一步转变成甲酷基犬尿氨酸的能力，这种甲酰基犬尿氨酸实际上就是比德尔等假定的辰砂色素，而辰砂眼果蝇的问题就在于失去了将甲酷基犬尿氨酸进一步转变成羧基犬尿氨酸的能力。

在生物化学家的扶持下，比德尔和埃弗鲁西的胆子更壮，思路更宽。他

们顺着生物化学家关于生物体内物质转化过程中都需要一种生物催化剂—— 酶参与的思路，提出了暗红色眼的果蝇突变成朱红眼和辰砂眼就是由于基因的突变而造成了一种酶的缺损；也就是说，一个基因控制着一种酶。这样， 基因和酶第一次有了联系。但是，要想用一种试验使“一个基因控制一种酶” 的假定立于不败之地，显然难以避免四处碰壁的困境。要证明“一个基因决定一个酶”的正确性，还必须拥有更多的证据，只有在阐明了生物体内，无论是蛋白质还是维生素、氨基酸、核酸以及其它原生质的基本组成物质的代谢过程中，都存在“基因酶生化反应”时，这种假说才能取得进入科学宝库的合格证。