八、真理越辩越明

艾弗里等人为了追踪查明“S 型”肺炎球菌的“幽灵”是怎样附着于“R 型驱体”，还原为“S 型”驱体的，他们首先把 S 型的细菌捣碎，然后用化学法和酶催化法除去“碎尸”中的各种蛋白质、类脂、多糖等物质，并用脱氧胆酸钠从“碎尸”中提取出 1 毫克纯净的脱氧核糖核酸（DNA）。只要在培养 R 型肺炎球菌时加进六亿分之一毫克来自 S 型的 DNA，培养基上就会出现50％的 S 型菌落，这等于说，S 型的 DNA 能使 R 型变成 S 型。艾弗里等人在

培养 R 型菌时，还加大了 S 型 DNA 的量，当培养基中 S 型 DNA 的量达到 0.01 微克时，R 型菌个个都变成了 S 型。更令人信服的是，在 R 型菌的培养过程中，同时加入 S 型的 DNA 和一种专门分解 DNA 的酶，此时，培养基上长出的全部是 R 型菌落，再也不出现 S 型菌落了。

于是艾费里等人进一步设想，既然 S 型 DNA 对 R 型菌落的生长能引起变化，那么反过来，如果用 R 型的 DNA，能否使 S 型的细菌变成 R 型呢？艾弗里等用实验回答了这个问题，答案是十分肯定，即用同样的方法实验，则 R 型的 DNA 照样也能使 S 型转化为 R 型。

对于 DNA 使肺炎菌落在培养过程中发生的戏剧性变化，艾弗里等人提出了一个合理而又无法得到答案的问题，那就是 S 型的 DNA 能使没有衣服（荚膜）的细菌长出荚膜。难道决定肺炎球菌的荚膜有或无、光滑还是粗糙等性质、形状（性状）的基本原因（基因）就是 DNA 吗？或者说，基因的化学本质就是 DNA 吗？这个问题，艾弗里等三人没有把握坚持它的正确性。不过，艾弗里等三人对自己实验的正确性是坚信无疑的。

正在遗传学界对艾弗里等人公布的结果众说纷云、莫衷一是的混乱时刻，美国的赫尔希和蔡斯用一种连贯生命与非生命的“桥梁”——噬菌体平息了遗传学界的这争论，并掀起了研究 DNA 的热潮。

噬菌体，故名思义是能吃细菌的物体，这种物体离开了细胞是一种无生命的物体，而一旦进入细胞，这种物体就具有生物体的新陈代谢、繁衍后代等一切特性。一种专食大肠杆菌的噬菌体，外形酷像蝌蚪，既有短而粗的头也有一条尾巴。当噬菌体遇到大肠杆菌时，先把尾巴搭住细菌并在细菌身体上开一小孔，然后把里面的物质通过小孔“送入”细菌体内，大约过了半小时，细菌破裂了，数以千计的噬菌体形成了。

1952 年，赫尔希和蔡斯用放射性硫（535）和磷（P32）标记噬菌体，根据硫只能在蛋白质中出现而磷既可以出现在蛋白质中又可出现在 DNA 中的特点，再根据噬菌体“吃”细菌的特点，跟踪放射性硫和磷的显示，以噬菌体的外壳只有放射性硫，而从外壳内部进入细菌的物质，既有放射性硫，也有放射性磷。这样，赫尔希和蔡斯就得出了无可辩驳的结论：即噬菌体的外壳是蛋白质，而内部物质是 DNA，这也说明是 DNA 在“指示”着蛋白质的形成，也就是 DNA 决定着蛋白质的合成以及蛋白质的性质和构型。

这两位科学家从实验中得出的结论，对艾弗里等人提出的基因可能就是DNA 的推论，是直接的支持。事实难道不正是这样吗？噬菌体这种只有 DNA 和蛋白质两种物质组装成的生物体，在 DNA 进入大肠杆菌细胞中，不仅能利用大肠杆菌里的氨基酸等多种物质形成噬菌体的蛋白质和噬菌体的 DNA，而且还“指导”这两种物质组装成新的噬菌体。

无独有偶，从另一项对烟草花叶病毒（TMV）感染烟草的研究结果看，同样也支持这种观点。

烟草花叶病毒是从研究烟草花叶病时被发现的。烟草在生长中得花叶病时，叶面会长出一条条的斑纹，变得斑斑驳驳，甚至整株叶子都卷缩起来，最后完全枯萎、腐烂。19 世纪 90 年代时，俄国植物学家伊凡诺夫斯基对它进行许多观察研究，最后也没能找到使烟草得花叶病的细菌，但是根据实验的结果，伊凡诺夫斯基判断，使烟草生花叶病的，是一种“活的最小的有机体”，它比细菌还要小，小到一般的显微镜看不见它，一般的过滤纸能透过去。这是 1892 年伊凡诺夫斯基在他提出的《烟草花叶病》论文中介绍的内容。

1897 年，荷兰的细菌学家贝哲林克重复并证实了伊凡诺夫斯基的试验，并认为引起烟草发病的原因可能是一种很小的分子，大概与糖分子差不多大小，贝哲林克把这种推测中的分子称为滤过性病毒。

1914 年，德国细菌学家克鲁泽证明一般的感冒也是病毒引起的，1931

年，至少已经知道有 40 余种疾病是病毒引起的，但病毒是死的还是活的，生物学家确实无法作出结论。1935 年，美国生物学家斯坦利用蛋白质分离技术得到了烟草花叶病毒的结晶体。晶体与生命似乎是两件相互对立的事情。生命体是柔软、可变而能活动的，而晶体则是僵硬、固家极有规则的。然而，即使结晶过的病毒，仍然具有生长和繁殖能力，这又是生命的本质。

1936 年是一个转折年。两位英国生物化学家鲍登和皮里证明，烟草花叶病毒含 94％的蛋白质和 6％的核糖核酸（RNA），也就是说烟草花叶病毒（TMV）原来是蛋白质外壳包裹着核糖核酸的物质颗粒。

1956 年，美藉德国人弗伦克尔·康拉特和威廉斯一起，做了一个名为烟草花叶病毒的重建试验。他们把烟草花叶病毒的蛋白质和核糖核酸分开，分别放到烟草植株的叶片上，烟叶没有发病，当把这两种物质混合起来放到烟草植株的叶片上时，烟叶得病了，因为烟叶出现了花斑。他们根据这个结果，以为已经用无生命的物质创造了生物。

1957 年，弗伦克尔·康拉特用两种不同的烟草花叶病毒进行了调换核酸和蛋白质后的组装试验，研究结果也清楚地说明，在烟草花叶病毒中，是 RNA

（核糖核酸）决定了蛋白质的合成和性质，而不是相反。

他用的两种烟草花叶病毒是 S 系和 HR 系。这两种病毒能使烟叶产生不同形状的花斑（我们在这里称为 S 型花班和 HR 型花斑）。

弗伦克尔·康拉特先把 S 系和 HR 都拆卸成 RNA 和蛋白质两部分。再将 S 型蛋白质和 HR 型 RNA 混合起来，当然也把 S 型的 RNA 与 HE 型的蛋白质作了混合。然后把故意调换蛋白质和核酸的混合物放到烟草株的烟叶上，叶片发病了，都出现了花斑。在仔细辨认花斑的种类时，可以清楚地看到凡是混合物中是 S 型的 RNA，那么烟叶上的花斑为 S 型花斑，混合物中的 RNA 是 HR 的，花斑也为 HR 型。说明花斑的种类取决于 RNA 的种类。弗伦克尔·康拉特从这些烟草的花叶中分离出了新的病毒，使他意想不到的是新病毒的蛋白质和枋酸已没有一丁点调换过的痕迹了，即混合液原来是 S 型蛋白质和 HR 型核酸的话，由这种混合液引起的烟草花叶病中，分离出来的病毒全是道道地地的 HR 型病毒，同理在 S 型花斑的烟叶中分离出来的病毒是标准的 S 型病毒了。这个结果证明 RNA 决定了病毒颗粒中的蛋白质性质。

赫尔希的噬菌体试验结果和弗伦克尔·康拉特的烟草花叶病毒组装结果都说明，艾弗里等人提出基因的化学物质是核酸（如果具有 DNA 的生物，其基因的化学本质为 DNA，只有 RNA 的生物，其基因的化学物质为 RNA）是正确的。从此，古老的核酸就成了生命科学中的新话题。