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老虎機和分子生物學(11) 第三劍客
送交者: 苦行僧 2018年12月23日09:23:16 於 [教育學術] 發送悄悄話

      就在與Luria合作研究那篇經典的被稱為Luria-Delbruck實驗(也稱波動測試)的論文時,Delbruck邀請了一位特殊的客人來Nashville參加自己組織的一個小型的學術沙龍(Delbruck剛剛博士畢業時在柏林組織過類似的非正式聚會),並做了題為"噬菌體的免疫反應"的報告。這個客人就是Alfred Day Hershey。Hershey 給Delbruck 留下的第一印象就是:愛喝威士忌和不喜歡飲茶;簡單但是擊中問題的要害;愛獨處,即使在一條船上獨自生活幾個月都不會感覺寂寞。

      Hershey於1930年從Michigan State College取得化學學士學位後,轉而從事微生物學研究並在1934年取得微生物學博士學位。博士畢業後,Hershey以講師(instructor)的身份加入到位於密蘇里州聖路易斯的華盛頓大學的細菌學和免疫學系,和美國第一位從事噬菌體研究的Bronfenbrenner教授(就是前面提到的看到Luria的噬菌體的電鏡照片後驚嘆"Mein Gott! They’ve got tails!"的那位教授)合作。

      然而,儘管Delbruck、Luria和Bronfenbrenner都是以噬菌體為研究材料,但他們對噬菌體研究的理解卻很不相同。如Delbruck認為他和Luria及Anderson合作發表噬菌體的電鏡照片論文後,噬菌體的大小這個問題已經解決,下一步應該將精力集中在噬菌體怎樣進行自我複製上。Luria傾向於用細菌和噬菌體作為材料,研究基因的突變和遺傳的機制(特別是在他們發現細菌和病毒自身都可以產生突變後)。Bronfenbrenner卻繼續研究噬菌體的顆粒組成。然而,在與Bronfenbrenner合作研究的過程中,Hershey的觀點卻在向Delbruck和Luria的方向靠攏,這讓Hershey很痛苦。更加令人失望的是Hershey和Bronfenbrenner於1943年發表在《微生物學雜誌》上的文章"吸附能力弱的噬菌體的逐步釋放過程"(Stepwise Liberation of Poorly Sorbed Bacteriophages)只是對Delbruck在加州理工學院的地下室里完成的第一篇噬菌體論文的重複和證明。

       就在Hershey對生活和研究感到悲觀之際,Delbruck向他伸出了友誼之手,邀請Hershey到自己的實驗室學習自己和Luria建立起來的一套研究噬菌體的基本方法。Delbruck的無私精神無疑深深地影響了Hershey的決定,以致Hershey在1980年代提到Delbruck時仍然充滿感激。

      1943年2月3日,收到Delbruck寄來的關於Luria-Delbruck實驗的理論部分的手稿。Luria又在Bloomington花了兩個月去完成證明Delbruck的理論所需要的實驗後,才前往Nashville和Delbruck共同完成了論文的寫作,並攜帶着他們關於細菌的病毒抗性突變的最新進展(Luria-Delbruck實驗)一起訪問了住在聖路易斯的Hershey,完成了噬菌體幫"三劍客"的第一次正式會議。Luria在自傳中回憶,聽到他們介紹關於細菌的病毒抗性突變的工作後,安靜而且從不喜形於色的Hershey仍然表現出了他特有的興奮。於是,兩個"敵國公民"(enemy aliens)和一個"與社會格格不入的怪人"組成的噬菌體幫的核心"三劍客"開始合力,推動了當時最有活力的研究方向向前發展。

      事實證明,Delbruck熱情邀請Hershey加入組成噬菌體幫的核心"三劍客"是一個非常正確的決定,而且回報豐厚。

      首先,它挽救了一個瀕臨心理崩潰的、對科學研究幾乎失去信心的科學家。

      其次,Hershey的教育背景彌補了Delbruck和Luria知識上的缺陷。Hershey-Chase實驗完美的實驗設計,為證明"DNA是遺傳物質"這一科學結論釘上最後一顆釘子。理論物理學家出身的Delbruck不可能做出這麼精美的設計。雖然實驗能力一流,由於受Linus Pauling"要從事生物化學研究,你必須懂得很多的化學知識"的告誡,Luria也刻意地避免將自己的研究重點轉到生物化學上。Hershey的加入不僅帶來了Luria和Delbruck所缺乏的化學知識,愛獨立思考科學問題個性讓他可以更加深入細緻地研究Luria和Delbruck發現的、但無法或不願去研究的新問題。Hershey也是"三劍客"之中唯一堅持到最後還在研究噬菌體的人。

      另外,對於Luria個人來說,Hershey的加入還有另外一層意義。當他在1943年得知Oswald Avery用轉化肺炎桿菌(pneumonia balillus)實驗證明"遺傳物質可能是DNA而非蛋白質"的研究後,自己對"噬菌體的遺傳物質是蛋白質而不是DNA"的錯誤觀點仍然堅持了好幾年,直到1952年Hershey完成了著名的Hershey-Chase實驗。Hershey-Chase實驗可以說為噬菌體幫挽回了一點顏面。然而,在George W. Beadle和Edward L. Tatum的"一種基因,一種酶"盛行的40年代,在認為DNA只是由四種鹼基組成的"單調乏味"的框架結構的年代,又有誰能指責Luria犯的這種錯誤呢?

      Luria曾經問過Hershey對於天堂的看法,Hershey的回答是:發現完美的實驗,每個實驗都能一次成功。的確,加入到噬菌體幫後的Hershey就是生活在這樣的天堂里:他不僅做出了"噬菌體在天然狀態下是通過將DNA而不是蛋白質注入到細菌體內並複製自己的"這麼完美的實驗(1952年)。噬菌體幫在1943年4月份完成第一次代表大會後不久,Luria又因為發現同細菌一樣噬菌體自身也可以產生突變,而開啟了病毒遺傳學的研究(1944年)。在此基礎上,Hershey發現當兩種不同的噬菌體突變株同時感染細菌時,兩種噬菌體之間的基因可以發生重組(1958年)。

      出身和教育背景懸殊,性格完全不同的Delbruck、Luria和Hershe能組成噬菌體幫,共同推動分子生物學的發展,的確可以說是一個人間奇蹟。


祝大節聖誕節快樂,新年好運連連!


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