落秋中文

DNA能够传递生物的性状（第1页）

DNA能够传递生物的性状

量子力学和遗传学

我们已经知道，DNA能够传递生物的性状，但这只是通过间接的实验结果所归纳出来的结论。时代要求的是更加直接的证据。在埃弗里不断重复转化实验的时候，摩尔根的研究室不仅在开展果蝇实验，还在进行以微生物为实验对象的研究。这项研究的核心人物就是马克斯·德尔布吕克。

德尔布吕克本来研究的是宇宙物理学，于1930年在名校哥廷根大学获得了理论物理学（量子力学）的博士学位。他在研究了几年辐射物理学和原子核物理学之后，来到了摩尔根的研究室。

听说他从量子力学转而研究遗传学，可能会有读者惊讶：“这也差得太远了吧？”不过在那时，理论物理学家们研究生物学其实是一种潮流。

量子力学的创始人之一埃尔温·薛定谔那部经典名著《生命是什么》就是其中的代表。从20世纪初到20世纪中期，用物理学方法（尤其是从分子和原子层面）来研究生物学，正是时代的趋势。

标志性事件就是分子生物学的诞生。生物学的研究方法原本以博物学为主流，到了这时也终于开始以生物化学和生物物理学为基础，实验与理论相结合的研究方法也变得理所当然。尤其是遗传学需要大量统计，和理论（数学模型）结合起来十分顺畅。

第一个使用“分子生物学”一词的，是当时在洛克菲勒财团的自然科学部门担任负责人的数学家瓦伦·韦弗（他因提出机器翻译的概念而闻名）。1937年，德尔布吕克获得了韦弗推动的洛克菲勒财团的助学金（无须偿还的奖学金），开始在摩尔根的研究室用分子生物学这个新方法来研究遗传现象。

他的实验对象是噬菌体（bacteriophage）。噬菌体是微生物（bacteria）的吞噬者（phage），简而言之就是能够感染单细胞生物的病毒。关于病毒，我会在其他小节详细讲解，在这里大家做如下简要理解即可。

◆噬菌体的放大图

首先，病毒仅靠自己什么都做不成，它必须寄生在其他细胞（根据病毒不同而不同），并在细胞内大量自我复制。最终，病毒会破坏寄生的细胞，并向外扩散（这一过程叫作“溶菌”）。

病毒的结构非常简单，仅由核酸以及包裹在外面的胶囊状蛋白质构成。增殖所需的机制，则依靠于利用被寄生细胞内的物质。因为当时的细胞培养技术还不成熟，所以噬菌体这类寄生在微生物身上的病毒在操作上比较容易。

德尔布吕克进展顺利

德尔布吕克刚来到美国的时候，也使用果蝇开展过研究，但生物分析并没有他这位理论物理学研究出身的学者想象的这么简单。

德尔布吕克想找到一种更简单的实验体系。在他的设想中，需要找到像是量子力学中的氢原子或是电子那么简单的物质。他发现的正是寄生在大肠杆菌内的噬菌体。他在培养皿内铺开一面白色的大肠杆菌上撒下适当稀释过的噬菌体溶液后，培养皿内出现了许多小斑点。

这是大肠杆菌被噬菌体溶解后形成的（被称作“噬菌斑”）。通过统计噬菌斑的数量，就能推断出感染大肠杆菌的噬菌体数目。大肠杆菌培养起来快速方便，被噬菌体溶解后几个小时内就能够观察到，速度很快。如果安排得当，一天可以重复实验两到三次。

通过这种极为简便且高效的实验体系，德尔布吕克接连取得了许多成果。他利用自己研究物理学时积累下的经验（统计和分布对他来说轻而易举）来分析噬菌体的性质。

然而，随着第二次世界大战的爆发，德尔布吕克无法回国，唯一的生活来源奖学金也停止发放，生活困窘至极，只能依靠向朋友借钱度日。最终能在范德堡大学当上物理学讲师，据说还是多亏了对其预见性大加赞扬的摩尔根的推荐和帮助。

萨尔瓦多·卢里亚被德尔布吕克的研究打动，并在之后与他一起研究，最终共同获得了诺贝尔奖。卢里亚出生于意大利，是一位犹太人，原名萨尔瓦拖雷·卢里亚。他之所以选择改名，是因为他也是被战争改变人生的人之一。

卢里亚从都灵大学医学系毕业之后，当过两年军医，后来又进入罗马大学教授辐射医学。他对物理学也很了解，这在医生中非常少见。拜此所赐，时任罗马大学物理学教授的恩利克·费米（主攻辐射物理学、核物理学）也以他为知己。费米是曼哈顿计划的核心人物，但这时的卢里亚恐怕想也没想过这份交情在关键时候竟然会挽救自己的研究生命。在这一时期，他还找到了打开未来大门的钥匙——他看到了德尔布吕克的论文。卢里亚正巧也认为，想要解开生命现象之谜，需要一种单纯的实验体系。

1938年获得诺贝尔奖的费米，在前往斯德哥尔摩参加颁奖典礼之后，就逃亡美国。他因为妻子是犹太人而遭到了墨索里尼政府的迫害。而卢里亚也因为人种歧视而从研究岗位上被撤职，在费米前往美国的同一时期逃亡法国。

卢里亚还没安顿下来，纳粹就开始侵略法国，他在逃往美国的过程中险些丧命（1940年）。卢里亚一抵达美国，就将名字和中间名改成了英语读法。他可能已经打定了主意，再也不回祖国去了。

多亏闻名世界的费米尽力相助，卢里亚成了哥伦比亚大学的公费留学生，他很快便与德尔布吕克取得了联络。当年冬天，德尔布吕克与卢里亚两人在费城举办的美国物理学会上会面，他们的交谈非常投机，难以想象这不过是他们的初次见面。

之后，两人便常常相互探访，到了第二年（1941年）夏天，他们开始在纽约郊外的冷泉港实验室一同开展试验。他们邀请对噬菌体感兴趣的研究者前来参观，逐渐积累起口碑，两人的噬菌体实验研究会不知不觉间开始被称作是每年惯例的“夏令营”。第二次世界大战结束后，以这个夏令营为中心的研究者团体在世界范围内扩散开来，他们被称作“噬菌体团队”。这个团体，是分子生物学最早期的一大浪潮。

德尔布吕克独具慧眼之处在于，统一了噬菌体团队在实验中所使用的大肠杆菌和噬菌体的种类，让团队成员们的实验数据可比较。实验生物的标准化在如今已经是理所当然的事情了，不过在那时，这一要求是非常先驱性的尝试。全世界的实验结果也因此能够整合起来，研究也得以顺利推进。

德尔布吕克接连拿出了许多研究成果，进入了加州理工学院工作；卢里亚也在全美历史最悠久的州立大学——印第安纳大学找到了一份工作。