如果你把“学术生活”看作逃避现实的一种方式,那么就不要研究生物学。人类可以通过这门学科来接近生命的奥秘。——赫尔曼·穆勒。
人类目前为止最大的敌人依然是病*和细菌,当它们开始爆发时,一时没有治疗的特效药,导致人类损失惨重,例如霍乱、黑死病、埃博拉病*等。
隔离埃博拉病*现常曾经还有一种细菌,在欧洲爆发,在世界范围内蔓延导致万人死亡,比现今新冠病*还要可怕。在面对这些可怕的自然灾害时,人类总会出现品质高尚,耀眼夺目的科学家,如我国的钟南山院士,李兰娟院士等人。历史上同样出现过这样的一批人,以格里菲斯代表的科研团队,他们开始研究这种细菌并开发抗菌疫苗时,无意间发现了遗传分子生物学的秘密—DNA是遗传物质。
DNA结构格里菲斯和艾弗里是如何证明DNA是遗传物质的?
人教版生物必修2《遗传与变异》,主编通过DNA的发现历史来编写这部教材,如果细细去研究教材里面出现的每个科学家,你会发现他们身上非常可贵的品质。如:孟德尔、摩尔根、格里菲斯、艾弗里、克里克、沃森等。他们坚韧、执着的科学探索品质深深地吸引着我。
沃森(左)和克里克(右)年爆发横扫欧洲大陆的流感,在世界范围内蔓延导致万人死亡,在当时医生们将其列为“死亡疾病之首”——肺炎球菌。和新冠病*一样,肺炎球菌主要导致患者出现继发性肺炎,而且传播速度极快、致命性强。在这样环境下,格里菲斯挺身而出,研究这种细菌为什么对动物如此致命?
肺炎双球菌他很快发现肺炎球菌有两种,一种是菌落表面光滑,细胞外层有多糖荚膜包裹的“S型”细菌,*性和攻击性很强,会导致小鼠得坏血病、肺炎而死。另一种是菌落表面粗糙,细胞外层无多糖荚膜包裹的“R型”细菌,无*,小鼠接种这种细菌,能正常存活。有时候科学的发展总有那么一丝偶然性,他在不经意间完成的实验推动了遗传分子生物学的革命。他的实验如下:
格里菲斯转化实验①注射活的无*R型细菌,小鼠正常存活。②注射活的有*S型细菌,小鼠得肺炎死亡,小鼠体内有S型活细菌。③注射加热杀死的有*S型细菌,小鼠正常存活。④注射“活的无*R型细菌+加热杀死的有*S型细菌”,小鼠死亡。并在小鼠体内同时发现了R型细菌和S型细菌。
经过高温杀死的S型细菌,为什么和活的R型细菌混合后,就能将遗传性状从一个生物体传递到另一个活的生物体?格里菲斯百思不得其解。如果当时他把这个惊人的研究成果发布出来,那么整个生物界都将为之欢呼。因为,只有遗传特性才会将出现这种转化现象。之前我也说过,人教版生物必修2《遗传与变异》里提到的每个科学家都有其独特的行事风格和科学品质。格里菲斯是一位谦逊谨慎且天生腼腆的科学家。说到这里不少人会笑话他,感觉就像在描述一个孩童一般。像格里菲斯一样,为人谦虚谨慎,内心淳朴的科学家不在少数,这种谦虚谨慎的行事态度,值得我学习一生。
格里菲斯迟疑了几个月以后,终于在《卫生学杂志》上发表了自己的实验数据,整篇论文以一种深感内疚的语气写成。好比孟德尔这位“遗传学之父”一样,这篇意义非常的生物化学论文,就此埋没下去。这样一个惊人成果都能被历史掩埋,更何况我们这些名不经传的写作者。但俗话说得好:是金子总会发光。时光不语,静待花开。
时光不语,静待花开年,55岁的艾弗里听说了格里菲斯进行的肺炎双球菌转化实验,但他不怎么确信格里菲斯是正确的。有时候科学比拼的可能不是非人的创造力,而是异于常人的意志力和持之以恒的耐力,艾弗里就是这样一个老牌的科学家。年春季,艾弗里对格里菲斯实验中关键结果进行了确认。在这7年里,他做了无数的实验,成千上百次失败的实验并没打败他。
艾弗里年10月,他从高度浓缩的S型细菌碎片中,分离出了每种化学成分:DNA、蛋白质、多糖荚膜,然后将每种化学物质与活的R型细菌结合。他用多种方法来验证格里菲斯的转化因子到底是什么,例如:用物理方法压迫,加入乙醇破坏其化学结构,用酶去分解他们。尽管上千次实验让艾弗里精疲力尽,但实验结果惊人。只有在含有加热杀死的DNA中,活R型细菌才能转化成活S细菌。而且纯度越高,R型细菌转化的越多,这个结果让艾弗里激动不已。出于谨慎态度,他并没有立即发表他的实验成果,他经过再三确认无误后才发表。
艾弗里实验格里菲思和艾弗里认真严谨,坚韧不催的科研精神,就如我国科研人员、医务人员一样。第一时间奔赴疫情严重灾区,不畏生命危险,只为获得更多时间与死神抗争;科学家历经千百次失败的实验,只为获得某种成果;也许这就是人类与自然之间从不间断的斗争。这种斗争指引我们一辈又一辈的人,去探索自然规律,发现自然界的奥秘,指引现代生物科学向更远的路进发。