因為發現噬菌體結構而獲得了古根漢獎學金的資助後，Luria先選擇去Vanderbilt 大學和Delbruck一起繼續合作研究噬菌體間的互不相容現象的機制。這些噬菌體和細菌的工作終於在1943年為Luria贏他的第一個＂體面的＂工作一一一印地安那大學的講師職位，為學生講授微生物學。其實這時的Luria自己也沒有受過微生物學的系統的訓練，雖然他已經在這個領域取得了不少成果，就這樣＂只知道一種細菌和兩種噬菌體＂的Luria一邊自己學習，一邊給大學生們講授微生物學課程。這種經歷讓Luria自己也對微生物學有了更深一個層次的理解。

      同Luria曾經生活過的羅馬、巴黎和紐約，Bloomington是一個小得不能再小的小鎮。根據Luria自己的描述，這個小鎮的生活與我們看到了美國西部的牛仔生活似曾相識：某位報紙的編輯當街殺死自己的男朋友後，只在監獄裡面呆了很短一段時間就出來繼續從事自己的原來工作。也許正是這種小鎮的清靜讓Luria能深刻地思考困擾當時科學家們的一個基本問題：生物是怎樣進化的？

     十九世紀四十年代，雖然關於遺傳和突變的觀點已經為人們所接受。但還不知道DNA在遺傳性狀的傳遞中所起的作用，人們也不知道這些突變（或特殊）的性狀是在某種特定的環境中被誘導出來的，還是先天存在（或產生的）。根據拉馬克的理論，生物的性狀是特定的環境因子誘導出來的，將誘變的因子排除後，突變的性狀就會消失。根據達爾文的理論，生物性狀是先天存在的，在某種環境壓力的選擇下，具有能夠對抗這種環境壓力的突變性狀的個體就會在生存競爭中保持優勢，沒有這種性狀的個體就會被淘汰。一旦選擇壓力被排除，各種不同的個體具有相同的生存能力，突變的性狀會被稀釋掉，但仍然存在。雖然達爾文的＂自然選擇的進化＂理論在1850年出版以來就對自然和社會科學都產生了巨大的影響，然而沒有人能用科學的手段來證明它。

      在我們的教材中常用長頸鹿作為例子來討論到底它們的長脖子是＂自然選擇＂還是＂用進廢退＂的結果。這雖然可以用來辯論，但人們卻無法用實驗來直接證明，因為長頸鹿體積龐大、懷孕15個月、每胎還只能產一個仔，這些特性讓它們不可能用來驗證生物基因（或性狀）進化的性質。

      然而，如果用Luria和Delbruck合作研究的細菌和噬菌體作為研究材料，進化論的證明變得完全有可能，比如大腸桿菌大約每30分鐘產生一代，一個細菌培養一代後可產生10^9個細菌。一個噬菌體只需不到30分鐘就可完成對細菌的吸附和感染，進而裂解和釋放出大約100個噬菌體。對於擁有如此強大的繁殖力的生物體，如果它們也有基因，也可以表現出某種性狀，快速增殖的時候也可以產生基因突變，即使突變的機率非常低，得到有突變的細菌和噬菌體的個體數量會比含突變基因的長頸鹿的數目多得多。

      然而細菌和噬菌體有基因嗎？這個在今天我們看來不是問題的問題在19世紀40年代的確是一個問題。當時科學家們普遍認為細菌沒有染色體、沒有基因。英國著名的物理化學家Cyril Hinshelwood爵士通過建立數學模型的方式來進一步鞏固了這種觀點，他認為細菌的遺傳性狀的改變是由化學物質的平衡失調所致（原始文獻待考）。如果連細菌都被認為是沒有基因的，那更不用說比細菌小很多的噬菌體了。

      根據Luria的自述，出於以下的原因，他傾向於認為噬菌體是有基因的：

1）一種類似於大衛（David）對抗哥利亞斯（Goliath）式的傲慢（《聖經》裡小個子的大衛用彈弓擊敗巨人哥利亞斯的故事）。願意對權威學者和學說提出挑戰。

2）一種主觀的願望。Luria的興趣是基因和遺傳，他不能去研究一種沒有基因的生物體的遺傳。

3）Luria看不懂Cyril爵士建立的數學模型。

4）Luria發現當細菌被噬菌體感染後，細菌很快就會裂解並釋放出大量噬菌體，細菌培養液由混濁轉而清亮。然而如果將細菌裂解液繼續培養兩小時左右，培養液又變得混濁起來。這些二次生長出來的細菌對原來的噬菌體產生了抗性，不再被感染、裂解。細菌對噬菌體產生抗性的這種性狀非常穩定，可以遺傳給後代。

      事實上，在Luria和Delbruck開始合作之時，他們就發現細菌被噬菌體感染後產生的噬菌斑有大有小、有光滑有粗糙、有透明有混濁，而且從這些特殊噬菌斑上挑選出來的噬菌體還可以把這些性狀遺傳給它們的後代。當用兩種誘導細菌形成不同噬菌斑性狀的噬菌體同時感染同一種細菌時，他們發現不同的噬菌體在同一種細菌內＂互不相容＂（Mutual exclusion ）（對於分子生物學來說這是一個很重要的發現，由於原始文獻收集不全，這部分工作我以後再補上，有興趣的朋友也可以去自行查閱）。如果這些性狀是由基因來決定的，那麼通過施加一定的選擇壓力就可以觀察研究選擇壓力對該基因的影響。

      儘管有了這麼好的實驗材料，Luria和Delbruck都沒有想到要用它們來驗證基因進化的問題，直到那台神奇的老虎機給Luria帶來了靈感。

       那是在1943年二月的一個晚上，剛到Bloomington才幾個月的Luria參加了印地安那大學 (Indiana Universiy) 的一次教師聚會。舞動的Luria隨着音樂來到了一台老虎機的旁邊，發現其中一位同事正在往老虎機里投放硬幣。不愛賭博的Luria於是站在一旁取笑其同事，認為他輸錢是必然的。沒想到該同事又投入一個硬幣後突然中了一個大獎（jackpot）。在同事收起大約三美元的大獎並白了他一眼後，Luria 開始思考老虎機裡面的數學問題，並意識到老虎機遊戲的中獎機率和細菌變異的機率很相似。

      如果一個老虎機的程序是誠實地設計的，賭徒們投入的硬幣大部分是沒有回報的，只有少數賭徒可能抽中大獎。然而由於大獎是不均勻地分布的，因此只有很早就抽中大獎的賭徒才有可能贏錢。相反，如果一個老虎機不經過程序設計，抽中大獎的機會雖然也是很少，但中獎的機會呈正態分布（泊松分布，poissan Distribution），那麼投入硬幣數量越多，抽中大獎的機會也越大。

      而在實驗中Luria發現，當將10^9個細菌均勻塗抹在鋪滿噬菌體的平板上時，總會長出少數幾個對噬菌體產生抗性的細菌菌落（相當於老虎機中的大獎），這些菌落對噬菌體的抗性可以穩定地傳遞給後代。那麼細菌的這種抗性是由於其自身的程序設計（突變）造成的，還是由於噬菌體誘導而成的呢？如果這種抗性是由於自身突變造成的，突變發生的時間越早，在鋪滿噬菌體的平板上生長的菌落就會越多，不同平板上抗性菌落的數目將會相差很大。如果這種抗性菌落是由噬菌體誘導產生的，那麼不同平板上長出的菌落數目應該相差不大。

      當天晚上舞會結束後，從老虎機中發現靈感的Luria立即開始準備那個著名的Luria-Delbruck實驗。