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文檔簡介

微生物學(xué)家、傳染病學(xué)家格里菲斯弗雷德里克·格里菲思(FrederickGriffith,1877年-1941年),英國微生物學(xué)家、傳染病學(xué)家與肺炎病理學(xué)家,“格里菲思試驗(yàn)”試驗(yàn)操作者,發(fā)覺了“轉(zhuǎn)型定律”。從19世紀(jì)后期到20世紀(jì)初,很多科學(xué)家相繼發(fā)覺,染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體,遺傳物質(zhì)能經(jīng)過減數(shù)分裂和受精作用在生物體前后代之間傳遞,這種傳遞與染色體的行為有關(guān),染色體在生物的遺傳中具有重要作用。染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì),那么這兩種物質(zhì)中,原委誰是遺傳物質(zhì)呢?在相當(dāng)長的時(shí)間里,人們始終把蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì),因?yàn)槟菚r(shí)人們對蛋白質(zhì)的相識(shí)比其他生物大分子深化,并且已知蛋白質(zhì)由多種氨基酸通過不同的排列依次構(gòu)成,蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)具有多樣性,可能蘊(yùn)含大量遺傳信息,因此,當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為,蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。后來,科學(xué)家們接連向此假設(shè)提出挑戰(zhàn),而這其中就包括了格里菲思。格里菲斯于1877年底誕生于英格蘭默西塞德郡(原屬柴郡)的普雷斯科特,曾就讀于利物浦高校。此后,他在利物浦皇家醫(yī)院、約瑟夫泰試驗(yàn)室和皇家結(jié)核病委員會(huì)工作。1910年,格里菲斯受雇于當(dāng)?shù)卣瘑T會(huì)。在第一次世界大戰(zhàn)期間(1914-18年),地方政府委員會(huì)的試驗(yàn)室被國家政府接管,成為衛(wèi)生部的病理試驗(yàn)室,格里菲斯在那里擔(dān)當(dāng)醫(yī)務(wù)官。英國政府在試驗(yàn)室上花費(fèi)的資金很少,試驗(yàn)室特別簡陋。但是格里菲斯和他的同事威廉-M-斯科特“用一個(gè)煤油罐和一個(gè)原始爐子做的事情比大多數(shù)人用一座宮殿做的事情還要多”。格里菲斯收到了從全國各地病人身上采集的肺炎鏈球菌樣本,積累了大量的樣本,并將對每個(gè)肺炎球菌樣本進(jìn)行分類,以找尋肺炎流行病學(xué)的模式,格里菲斯還在小鼠身上進(jìn)行試驗(yàn),以提高對其病理學(xué)的理解。格里菲斯在20世紀(jì)20年頭進(jìn)行了特別多關(guān)鍵的試驗(yàn)(其次次世界大戰(zhàn)期間,格里菲斯所在的試驗(yàn)室被擴(kuò)大為緊急公共衛(wèi)生試驗(yàn)室服務(wù))。1928年1月,格里菲思進(jìn)行了一項(xiàng)“格里菲思試驗(yàn)”,他通過肺炎鏈球菌進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)覺細(xì)菌品系間可以相互轉(zhuǎn)換,并變更其形態(tài)和功能,這項(xiàng)發(fā)覺被稱為轉(zhuǎn)型定律。后來奧斯瓦爾德·艾弗里等人發(fā)覺其中原理為DNA的轉(zhuǎn)移。當(dāng)時(shí),身為微生物學(xué)家的格里菲思在試驗(yàn)室里用肺炎雙球菌來研制疫苗。疫苗是減毒或降低活性了的生物制品,包括某些細(xì)菌,如能引起肺炎的肺炎雙球菌,它進(jìn)入動(dòng)物機(jī)體后可以引起免疫反應(yīng)從而抵擋病菌的侵入。格里菲思用了兩種類型的肺炎雙球菌,一種在細(xì)菌細(xì)胞外包袱有多糖莢膜,莢膜能愛護(hù)細(xì)菌免受宿主正常防衛(wèi)體系的殺滅,因而在感染后能導(dǎo)致人類罹患肺炎,對小鼠則能使其罹患敗血癥而死亡。莢膜的存在也使細(xì)菌在培育基上形成光滑的菌落,所以被稱為光滑型或S型。S型的肺炎雙球菌又有很多種血清型,分別被稱為SⅠ、SⅡ、SⅢ、……等,其物質(zhì)基礎(chǔ)是構(gòu)成莢膜的多糖的差異。另一種在細(xì)菌細(xì)胞外沒有多糖莢膜,不能愛護(hù)細(xì)菌免受宿主正常防衛(wèi)體系的殺滅,因而是不致病的。它們在培育基上形成粗糙的菌落,所以被稱為粗糙型或R型。R型是由于S型的肺炎雙球菌發(fā)生突變而丟失了合成莢膜的實(shí)力,發(fā)生這種突變的基因現(xiàn)在也已查清了。不同血清型的S型肺炎雙球菌都能突變形成R型,它們又都能發(fā)生回復(fù)突變形成相應(yīng)的SⅠ、SⅡ、SⅢ、……等。圖1格里菲思試驗(yàn)示意圖由于兩種肺炎球菌的性狀不同,而性狀是由遺傳物質(zhì)限制的,因此它們的遺傳物質(zhì)也就不同。據(jù)此,格里菲思設(shè)計(jì)了四組試驗(yàn),并取得了不同的結(jié)果:1將R型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi),結(jié)果小鼠存活;2將S型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi),結(jié)果小鼠死亡,且從小鼠體內(nèi)分別出S型活細(xì)菌;3將加熱殺死S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi),4將R型活菌與加熱殺死的S型菌一起注射到小鼠體內(nèi),結(jié)果小鼠死亡,且死亡小鼠尸體內(nèi)有S型活細(xì)菌。分析試驗(yàn)結(jié)果,其中前三組對“蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)”這個(gè)假設(shè)是支持的:比如第一組S型菌的蛋白質(zhì)是有活性的,可以行使其遺傳功能;再如第三組S型菌的蛋白質(zhì)是沒有活性的,因?yàn)楦邷厥沟鞍踪|(zhì)變性失活,失活的蛋白質(zhì)不能行使其遺傳功能;但是第四組卻與“蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)”這個(gè)觀點(diǎn)是相違反的,因?yàn)樵谠囼?yàn)中親代S型活細(xì)菌已經(jīng)被加熱殺死,蛋白質(zhì)已經(jīng)失活,不能行使其遺傳功能,可是死亡小鼠尸體里仍有與親代S型細(xì)菌一樣的細(xì)菌,那么遺傳物質(zhì)就不是蛋白質(zhì),應(yīng)當(dāng)是另有它物。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,格里菲思首先認(rèn)為第四組死亡小鼠尸體內(nèi)的S型活細(xì)菌是由R型活菌轉(zhuǎn)化來的,起轉(zhuǎn)化作用的是S型細(xì)菌中的某種活性物質(zhì)。這種活性物質(zhì)不應(yīng)當(dāng)是蛋白質(zhì),因?yàn)镾型細(xì)菌的蛋白質(zhì)已經(jīng)被加熱而失活,不會(huì)起轉(zhuǎn)化作用的。格里菲思為什么這么認(rèn)為呢?因?yàn)榧訜釟⑺赖腟型細(xì)菌死而復(fù)活是不行能的,R型活菌通過基因突變轉(zhuǎn)變成S型活細(xì)菌也是不行能的。加之轉(zhuǎn)化來的S型活細(xì)菌的后代仍舊是有毒性的S型細(xì)菌,格里菲思又認(rèn)為這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的,即可以使子代擁有與親代一樣的有毒性的性狀,那么子代也就可以擁有與親代一樣的活性物質(zhì),因此,起轉(zhuǎn)化作用的活性物質(zhì)就是遺傳物質(zhì)。在當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)室技術(shù)條件下格里菲思無法知道“轉(zhuǎn)化因子”是什么,后來才有了艾弗里的分別試驗(yàn),證明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA。美國最杰出的肺炎鏈球菌專家之一,奧斯瓦爾德·艾弗里最初質(zhì)疑格里菲斯的試驗(yàn)肯定是操作不當(dāng),造成了污染所導(dǎo)致的。艾弗里的傳記作者和他在洛克菲勒探討所的同事、洛克菲勒探討所法特聘法國的微生物學(xué)家雷內(nèi)·杜博斯后來將格里菲斯的發(fā)覺描述為“在肺炎球菌免疫學(xué)領(lǐng)域引爆了一顆重磅炸彈”。后來艾弗里在洛克菲勒醫(yī)院的助手馬丁·道森證明了格里菲斯報(bào)告的每一項(xiàng)發(fā)覺,艾弗里等人也于1935至1944年期間完成了證明脫氧核糖核酸(DNA)是肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)的試驗(yàn)。格里菲斯美國最杰出的肺炎鏈球菌專家之一,奧斯瓦爾德·艾弗里最初質(zhì)疑格里菲斯的試驗(yàn)肯定是操作不當(dāng),造成了污染所導(dǎo)致的。艾弗里的傳記作者和他在洛克菲勒探討所的同事、洛克菲勒探討所法特聘法國的微生物學(xué)家雷內(nèi)·杜博斯后來將格里菲斯的發(fā)覺描述為“在肺炎球菌免疫學(xué)領(lǐng)域引爆了一顆重磅炸彈”。后來艾弗里在洛克菲勒醫(yī)院的助手馬丁·道森證明了格里菲斯報(bào)告的每一項(xiàng)發(fā)覺,艾弗里等人也于1935至1944年期間完成了證明脫氧核糖核酸(DNA)是肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)的試驗(yàn)。在1951年的遺傳學(xué)探討發(fā)展成熟之前,生物學(xué)家并沒有對格里菲斯的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)有著足夠的重視。格里菲斯的發(fā)覺幾乎被臨床醫(yī)生和整個(gè)醫(yī)學(xué)界所忽視。格里菲斯是一個(gè)謹(jǐn)慎而徹底的探討者,也是一個(gè)緘默寡言的人,他的傾向是只發(fā)表他認(rèn)為真正有意義的發(fā)覺。通過確鑿的試驗(yàn)證據(jù)向“遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)”觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)的,首先是美國科學(xué)家艾弗里,而艾弗里的試驗(yàn)又是在英國科學(xué)家格里菲思的試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的,可以說,沒有格里菲思的試

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