从转化现象追问物质

1928年格里菲思报告肺炎球菌可以发生类型转化:活的粗糙型细菌与被杀死的有荚膜细菌共同出现时,可以获得与后者相应的特性。这一现象提出了新问题,死菌中究竟有什么能够使活菌产生稳定改变?后续研究把转化移到体外,又证明无完整活供体的提取物也能发挥作用,才使追查化学成分成为可行的实验任务。

纽约洛克菲勒医学研究所的奥斯瓦尔德·艾弗里长期研究肺炎球菌及其荚膜。科林·麦克劳德在三十年代参与改进培养与转化体系,解决活性检测不稳定等问题;麦克林·麦卡蒂于1941年加入,参与纯化、化学检验及酶作用研究。三人的合作建立在多年方法积累上,不能概括成一次把几种酶倒入试管便得到答案。

参考:[1] [3]

跟着生物活性分离

团队从第三型肺炎球菌制备材料,逐步去除蛋白质、荚膜多糖及其他成分。每一步都要保留一部分样品,检验它是否仍能使适当的粗糙型受体产生第三型荚膜。能造成转化的是分离工作的追踪指标,因此化学纯化并非只追求外观洁净,而是不断比较“去掉什么以后,作用还在不在”。

这种办法也把诱导材料和最后生成的荚膜区分开来。研究者去除供体的荚膜多糖后,制品依然能使受体产生相应多糖,说明结果不能简单解释成把现成荚膜附到活菌表面。转化后的细菌经过继续繁殖仍保留新特性,更使短暂刺激或营养补充不足以解释全部现象,问题因此触及可传递的细胞性状。

参考:[1] [3]

化学与物理检验指向核酸

1944年论文报告,活性部分具有脱氧核糖核酸,即DNA的多项性质。元素组成、化学显色、紫外吸收和物理行为相互印证;按当时使用的检测方法,未发现足以解释活性的蛋白质、游离脂类或荚膜多糖。高度纯化后的制品仍能在合适的培养条件下引发类型改变,使DNA与转化作用之间的联系更加紧密。

作者却没有声称仪器已经排除了每一种可以想象的微量杂质。论文用相当谨慎的方式表述,活性部分主要、甚至可能全部由DNA组成。这个限制是实验论证的一部分:元素比例接近理论值或样品表现较均一,不能单独保证绝对纯净,所以还要用不同原理的实验检验活性是否随同一种物质受到破坏。

参考:[1]

酶处理需要有针对性的对照

胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等处理没有使转化活性消失,核糖核酸酶也未造成可检测的下降。这削弱了某些蛋白质或核糖核酸承担作用的解释。另一方面,能够解聚已知DNA样品的酶制备物,也能破坏转化活性;研究者还比较了这些制备物的其他酶活性,避免把混合酶中任何一种作用都随意当作原因。

1944年的这组证据包含粗酶制备物,不能完全照搬成后来教科书中几瓶纯酶的整齐图示。麦卡蒂与艾弗里在1946年进一步报告,纯化的脱氧核糖核酸酶能不可逆地消除转化物质的生物活性。这是对早期结论的补强。区分两个年份,才能看清从相关作用到更具特异性的验证,证据是怎样逐步增加的。

参考:[1] [2]

1944年结论的力量与边界

三人发表于《实验医学杂志》的研究,将一种明确、可以遗传的细菌类型变化同特定化学物质联系起来。它挑战了把蛋白质视为遗传特异性主要承担者的看法,也使核酸不再只是细胞中伴随蛋白质存在的普通成分。最关键的进展,是能够同时说清楚材料来自哪里、经过什么排除检验,以及受体究竟出现了什么稳定变化。

这并不等于1944年已解释所有生物的遗传机制。论文没有给出DNA的双螺旋、碱基编码规则或复制机制,对其他性状及其他物种仍需独立研究。后来实验增强了DNA作为遗传物质的地位,但不应把后见之明写成当时人人立即接受的共识。艾弗里团队的贡献在于让遗传问题进入可分离、可破坏、可重复检验的化学层面。

参考:[1] [2] [3]