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老虎机和分子生物学(11) 第三剑客
送交者: 苦行僧 2018年12月23日09:23:16 于 [教育学术] 发送悄悄话

      就在与Luria合作研究那篇经典的被称为Luria-Delbruck实验(也称波动测试)的论文时,Delbruck邀请了一位特殊的客人来Nashville参加自己组织的一个小型的学术沙龙(Delbruck刚刚博士毕业时在柏林组织过类似的非正式聚会),并做了题为"噬菌体的免疫反应"的报告。这个客人就是Alfred Day Hershey。Hershey 给Delbruck 留下的第一印象就是:爱喝威士忌和不喜欢饮茶;简单但是击中问题的要害;爱独处,即使在一条船上独自生活几个月都不会感觉寂寞。

      Hershey于1930年从Michigan State College取得化学学士学位后,转而从事微生物学研究并在1934年取得微生物学博士学位。博士毕业后,Hershey以讲师(instructor)的身份加入到位于密苏里州圣路易斯的华盛顿大学的细菌学和免疫学系,和美国第一位从事噬菌体研究的Bronfenbrenner教授(就是前面提到的看到Luria的噬菌体的电镜照片后惊叹"Mein Gott! They’ve got tails!"的那位教授)合作。

      然而,尽管Delbruck、Luria和Bronfenbrenner都是以噬菌体为研究材料,但他们对噬菌体研究的理解却很不相同。如Delbruck认为他和Luria及Anderson合作发表噬菌体的电镜照片论文后,噬菌体的大小这个问题已经解决,下一步应该将精力集中在噬菌体怎样进行自我复制上。Luria倾向于用细菌和噬菌体作为材料,研究基因的突变和遗传的机制(特别是在他们发现细菌和病毒自身都可以产生突变后)。Bronfenbrenner却继续研究噬菌体的颗粒组成。然而,在与Bronfenbrenner合作研究的过程中,Hershey的观点却在向Delbruck和Luria的方向靠拢,这让Hershey很痛苦。更加令人失望的是Hershey和Bronfenbrenner于1943年发表在《微生物学杂志》上的文章"吸附能力弱的噬菌体的逐步释放过程"(Stepwise Liberation of Poorly Sorbed Bacteriophages)只是对Delbruck在加州理工学院的地下室里完成的第一篇噬菌体论文的重复和证明。

       就在Hershey对生活和研究感到悲观之际,Delbruck向他伸出了友谊之手,邀请Hershey到自己的实验室学习自己和Luria建立起来的一套研究噬菌体的基本方法。Delbruck的无私精神无疑深深地影响了Hershey的决定,以致Hershey在1980年代提到Delbruck时仍然充满感激。

      1943年2月3日,收到Delbruck寄来的关于Luria-Delbruck实验的理论部分的手稿。Luria又在Bloomington花了两个月去完成证明Delbruck的理论所需要的实验后,才前往Nashville和Delbruck共同完成了论文的写作,并携带着他们关于细菌的病毒抗性突变的最新进展(Luria-Delbruck实验)一起访问了住在圣路易斯的Hershey,完成了噬菌体帮"三剑客"的第一次正式会议。Luria在自传中回忆,听到他们介绍关于细菌的病毒抗性突变的工作后,安静而且从不喜形于色的Hershey仍然表现出了他特有的兴奋。于是,两个"敌国公民"(enemy aliens)和一个"与社会格格不入的怪人"组成的噬菌体帮的核心"三剑客"开始合力,推动了当时最有活力的研究方向向前发展。

      事实证明,Delbruck热情邀请Hershey加入组成噬菌体帮的核心"三剑客"是一个非常正确的决定,而且回报丰厚。

      首先,它挽救了一个濒临心理崩溃的、对科学研究几乎失去信心的科学家。

      其次,Hershey的教育背景弥补了Delbruck和Luria知识上的缺陷。Hershey-Chase实验完美的实验设计,为证明"DNA是遗传物质"这一科学结论钉上最后一颗钉子。理论物理学家出身的Delbruck不可能做出这么精美的设计。虽然实验能力一流,由于受Linus Pauling"要从事生物化学研究,你必须懂得很多的化学知识"的告诫,Luria也刻意地避免将自己的研究重点转到生物化学上。Hershey的加入不仅带来了Luria和Delbruck所缺乏的化学知识,爱独立思考科学问题个性让他可以更加深入细致地研究Luria和Delbruck发现的、但无法或不愿去研究的新问题。Hershey也是"三剑客"之中唯一坚持到最后还在研究噬菌体的人。

      另外,对于Luria个人来说,Hershey的加入还有另外一层意义。当他在1943年得知Oswald Avery用转化肺炎杆菌(pneumonia balillus)实验证明"遗传物质可能是DNA而非蛋白质"的研究后,自己对"噬菌体的遗传物质是蛋白质而不是DNA"的错误观点仍然坚持了好几年,直到1952年Hershey完成了著名的Hershey-Chase实验。Hershey-Chase实验可以说为噬菌体帮挽回了一点颜面。然而,在George W. Beadle和Edward L. Tatum的"一种基因,一种酶"盛行的40年代,在认为DNA只是由四种碱基组成的"单调乏味"的框架结构的年代,又有谁能指责Luria犯的这种错误呢?

      Luria曾经问过Hershey对于天堂的看法,Hershey的回答是:发现完美的实验,每个实验都能一次成功。的确,加入到噬菌体帮后的Hershey就是生活在这样的天堂里:他不仅做出了"噬菌体在天然状态下是通过将DNA而不是蛋白质注入到细菌体内并复制自己的"这么完美的实验(1952年)。噬菌体帮在1943年4月份完成第一次代表大会后不久,Luria又因为发现同细菌一样噬菌体自身也可以产生突变,而开启了病毒遗传学的研究(1944年)。在此基础上,Hershey发现当两种不同的噬菌体突变株同时感染细菌时,两种噬菌体之间的基因可以发生重组(1958年)。

      出身和教育背景悬殊,性格完全不同的Delbruck、Luria和Hershe能组成噬菌体帮,共同推动分子生物学的发展,的确可以说是一个人间奇迹。


祝大节圣诞节快乐,新年好运连连!


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