西班牙流行性感冒的大流行[1]
DNA具有“传递生物性状”的功能。那我们究竟是如何发现这一点的呢?在利文和卡斯佩森的研究之间,还出现过一位发现了有趣现象的研究者,他就是弗雷德里克·格里菲斯。格里菲斯曾在第一次世界大战中担任军医,“一战”后进入英国卫生部工作。当时最让人头疼的问题就是流感,也就是所谓的西班牙流行性感冒的大流行(1918—1919)。
西班牙流行性感冒恐怕是人类历史上第一次流感大流行(世界范围的传染病流行),在当时有超过5亿感染者,2500万至4000万人死亡(也有说法是约1亿人死亡)。据推测,全世界人口约有三分之一被感染(当时世界人口约17亿)。
流感的病原体是病毒,但大多数死者是因为肺炎并发症去世的。因为当时病毒的提取技术还不成熟,人们过去一直不知道西班牙流感的成因。不过,我们成功分离出了肺炎的病原菌肺炎链球菌(过去也叫肺炎双球菌)。
格里菲斯想要研发出肺炎链球菌的疫苗。他收集了许多患者的肺炎链球菌并加以培养,发现肺炎链球菌主要分为两种:一种的菌落(培养基内形成的细菌团块)表面很粗糙(rough/R型菌);另一种的表面很平滑(smooth/S型菌)。R型菌的毒性很弱,S型菌有剧毒。
他将这两种肺炎链球菌投放给小鼠(小家鼠),得到了如下结果。首先,被投放R型菌的小鼠存活,被投放S型菌的小鼠因肺炎死亡。接下来,他又向小鼠投放了经过高温加热灭菌的S型菌,小鼠存活下来。这说明,肺炎是活的S型菌导致的,与毒素一类的物质无关。只要认真灭菌就能够预防肺炎。
而与此同时,格里菲斯也注意到了一个很奇怪的现象。
他偶然间将经过高温杀死的S型菌和活的R型菌同时投放给小鼠,小鼠却因为肺炎去世了。从死亡的小鼠身上,格里菲斯分离出了活的S型菌。分别投放高温杀死的S型菌和活的R型菌的小鼠都能够存活,为什么同时投放就会导致小鼠死亡呢?已经被杀死的S型菌甚至还复活了。
◆格里菲斯实验
格里菲斯认为,R型菌从死亡的S型菌身上接收了某种物质(DNA),并转化为S型菌。
格里菲斯怀疑是混入了活的S型菌,便小心谨慎地重复了好几次实验。他发现,经过高温灭菌的S型菌的确彻底死亡了。那么,也许是R型菌突变成了S型菌。R型菌缺少S型菌身上“能够发挥毒性的性状”,难道说是R型菌通过死亡的S型菌身上的“某种物质”获得了那个性状吗?其实,这个“某种物质”正是DNA。
S型菌虽然被高温杀死,但细胞中的DNA并没有被破坏。而接收了S型菌性状的R型菌能够培养出S型菌。也就是说,从外界接收得到的性状也能够遗传。格里菲斯把这种“微生物吸收自己所没有的性状并突变”的现象命名为“转化”(1928年)。
但格里菲斯的研究并没有引起什么关注。因为即便是微生物,人们也并不认为它们的性状会轻易地发生改变,改变的机制也还没有被发现。
格里菲斯虽然一直进行着研究,最终还是在发现转化的真相之前就去世了。据说他在第二次世界大战中德军对伦敦市的空袭中去世(1941年)。
证明了引起转化现象的物质是DNA的人,是奥斯瓦尔德·埃弗里。埃弗里与上一节提到的卡斯佩森完全相反,是一位大器晚成的研究者。
在众多自幼便展现出科研才华的研究者当中,埃弗里的经历相当特别。在他15岁时,同为英国浸礼宗牧师的父亲和哥哥因患结核而去世。他或许是为了和父亲一样成为神职人员,于是进入了信仰浸礼宗的科尔盖特大学学习。23岁大学毕业之后,他却不知为何又进入哥伦比亚大学的医学院深造(1900年)。