3.3　DNA的發(fā)現(xiàn)和艾弗利的審慎

20世紀(jì)30年代后期，防治肺炎雙球菌引發(fā)的肺炎是采用磺胺藥物，到40年代則用青霉素。在當(dāng)時(shí)，一方面免疫化學(xué)剛剛起步，所以這類研究不怎么迫切；另一方面，格里菲斯的發(fā)現(xiàn)確實(shí)威脅到他所從事的免疫特異性這個(gè)學(xué)科的存在。因此，艾弗利鐵下心來要把這個(gè)問題弄明白，集中精力于分離、純化與肺炎雙球菌菌落類型轉(zhuǎn)化有關(guān)的物質(zhì)。他和格里菲斯素未謀面，亦沒有書信往來，艾弗利只是從格里菲斯發(fā)表過的文章中了解到其人其事。他對格里菲斯早先的有關(guān)肺炎雙球菌的描述，以及將它們分類成為I、II、III型極表贊同，并證明與自己的研究結(jié)果十分一致。可是，對格里菲斯認(rèn)為肺炎雙球菌自身能改變其免疫學(xué)特異性這一點(diǎn)，艾弗利認(rèn)為這簡直是不可能的事。在科學(xué)界，只有那些對某一領(lǐng)域，諸如免疫學(xué)的一成不變的教義有過多年的深入研究，并且具備了相當(dāng)判斷能力的人，才會產(chǎn)生這種屬于科學(xué)家本能的懷疑態(tài)度，艾弗利就屬于這種類型的人。

不僅如此，艾弗利也是一位十分謹(jǐn)慎又十分細(xì)心的人，他對格里菲斯的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)并沒止步于簡單懷疑、一說了事，而是耐心地檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的每一步。例如，格里菲斯本人實(shí)驗(yàn)中采用了60℃的高溫，當(dāng)時(shí)的許多對照實(shí)驗(yàn)雖然一再證明，在這一高溫條件下足以殺滅S型肺炎雙球菌。盡管他的實(shí)驗(yàn)證明可以徹底殺菌，但他仍然懷疑在這一溫度條件下，在試驗(yàn)動物體內(nèi)適宜的環(huán)境中，仍可能有少量有毒力的細(xì)胞或許會起死回生，繼續(xù)充當(dāng)動物體內(nèi)致病因子的角色。艾弗利因而極其謹(jǐn)慎地一步步重復(fù)格里菲斯的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度從60℃提高到80℃時(shí)，肺炎雙球菌S型菌液即喪失其誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化能力，由此證明格里菲斯的結(jié)論是可信的。同時(shí)，他自己又將這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)向更深層次推進(jìn)，他推測使肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化成為S型的遺傳因子可能存在于被滅活的S型菌液里，這樣便又向生命本質(zhì)DNA分子的研究逼近了一步。艾弗利實(shí)驗(yàn)室的同事中，一些人認(rèn)為，引起肺炎雙球菌遺傳轉(zhuǎn)化的因子是完整細(xì)胞內(nèi)的以莢膜抗原形式出現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)——多糖復(fù)合物。艾弗利則認(rèn)為，引起轉(zhuǎn)化的因子既不是蛋白質(zhì)，也不是碳水化合物，而可能是核酸。但是，當(dāng)時(shí)人們總是把核酸和RNA聯(lián)系在一起。為了驗(yàn)證這一論斷，唯一的途徑就是要獲得有轉(zhuǎn)化活性的純物質(zhì)。

于是，艾弗利和同事們采用了一系列化學(xué)的和酶學(xué)的方法，結(jié)合運(yùn)用數(shù)學(xué)中的“篩法”，將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)一切可能涉及遺傳轉(zhuǎn)化的因子一一過篩，穩(wěn)扎穩(wěn)打，從肺炎雙球菌S型無細(xì)胞提取液中依次提取出各類物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、脂類、多糖、DNA、RNA等，再逐一實(shí)驗(yàn)，看其在反應(yīng)系統(tǒng)中是否還發(fā)生遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。他們先后提取出了蛋白質(zhì)、脂類、多糖、RNA，結(jié)果仍發(fā)生肺炎雙球菌從R型轉(zhuǎn)化成為S型的事件。他們最后發(fā)現(xiàn)，唯有把S型無細(xì)胞提取液中的DNA分離出來后，這種提取液才不會再發(fā)生肺炎雙球菌從R型轉(zhuǎn)化成為S型。

然而，艾弗利并不就此止步，他繼續(xù)通過化學(xué)的和血清學(xué)的方法，驗(yàn)證了提純的轉(zhuǎn)化因子內(nèi)不含有任何蛋白質(zhì)。由于當(dāng)時(shí)主流的觀點(diǎn)認(rèn)為，基因是由蛋白質(zhì)分子組成的，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻與這種主流觀點(diǎn)相悖。于是他們又分別采用蛋白酶和DNA降解酶處理提取物，都證明轉(zhuǎn)化因子不是蛋白質(zhì)，而是DNA。艾弗利在論文中寫道：“這里所提供的證據(jù)支持如下概念，即脫氧核糖型的核酸是肺炎雙球菌III型變型要素的基本單位。”他當(dāng)時(shí)受到“四核苷酸理論”的深刻影響，還不敢進(jìn)一步向該理論挑戰(zhàn)，所以他接著又說：“引起細(xì)菌遺傳變異的可能不是核酸，而是一些附著于核酸分子上的其他微量物質(zhì)。”這樣，雖說對遺傳物質(zhì)分子本質(zhì)的揭示從實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)指日可待，近在咫尺，但其生物學(xué)活性卻仍待確定^[20]。

細(xì)心和謹(jǐn)慎是一脈相承的，艾弗利醫(yī)生還是一位用詞十分審慎的人。由于遺傳學(xué)的經(jīng)典概念一直到1948年前還沒有在細(xì)菌學(xué)研究中得到證實(shí)，因此他總是小心謹(jǐn)慎地將“轉(zhuǎn)化”實(shí)驗(yàn)稱為“可傳遞的特性”“細(xì)菌從S型解離成為R型”“從R型轉(zhuǎn)變成具有莢膜的形態(tài)，即S型”。他在引用格里菲斯觀察到的遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象時(shí)，總是繼續(xù)使用諸如“類型的轉(zhuǎn)化”“類型內(nèi)部的轉(zhuǎn)變性能”等詞語。不過，隨著遺傳轉(zhuǎn)化現(xiàn)象進(jìn)一步得到驗(yàn)證，他使用的詞也一步步升級，先是用“轉(zhuǎn)化因子”，然后用“轉(zhuǎn)化物質(zhì)”，最后用了DNA這個(gè)詞。說明只是在問題十分明朗化后，他這才最終確定了引起肺炎雙球菌遺傳轉(zhuǎn)化的不是別的任何物質(zhì)，而是DNA^[21]。

艾弗利還發(fā)現(xiàn)，即便在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)將DNA稀釋10億倍，仍會發(fā)生肺炎雙球菌從R型轉(zhuǎn)化成為S型，并且這些轉(zhuǎn)化因子能一代代地將S型的性狀傳遞給子代；不僅如此，他還將這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣到其他細(xì)菌種屬中。

艾弗利的研究成果，當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界中倒也不是所有人都視而不見。畢竟有一些人，屬于有眼光的人，他們會從已有成果中尋找問題的，只不過他們當(dāng)時(shí)一心只想知道基因到底是什么樣的性質(zhì)，或者還想知道DNA到底是什么樣的結(jié)構(gòu)和功能。事實(shí)是，艾弗利的研究成果與他們想要知道的可能也不盡相符。他們大都將這樣的研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告擱在一邊，或者期待有進(jìn)一步的研究報(bào)告，這也是一種正常的現(xiàn)象。這個(gè)事例并不說明艾弗利的研究成果全然被冷落了，無人問津了，實(shí)際情況的確也不是這樣的。

艾弗利本人過于謹(jǐn)慎了，謹(jǐn)慎得有點(diǎn)過頭，科學(xué)家的本色起了作用。例如，1943年他在寫給弟弟的一封家信中曾寫道：“DNA顯然很像是一種病毒，但也有可能這就是基因”^[22]。但他一年后，在《實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志》（Journal of the Experimental Medicine）上發(fā)表的《關(guān)于引起肺炎雙球菌類型轉(zhuǎn)化物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)研究》那篇舉世聞名的文章中根本沒有提及這一觀點(diǎn)，文中甚至連遺傳學(xué)的見解都沒有提及^[23]。為什么呢？也許艾弗利本人還缺乏膽識，研究者的性格決定了他如此。據(jù)他的一位友人說，艾弗利其人極其謙遜，他不敢提出未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的理論。

誰知，這一近乎神經(jīng)質(zhì)般的謹(jǐn)慎竟使得諾貝爾獎(jiǎng)評議會得出了另一種結(jié)論，這個(gè)評議會本已經(jīng)認(rèn)可了艾弗利20世紀(jì)30年代在免疫學(xué)研究方面的杰出貢獻(xiàn)，考慮提名他為候選人。自從1944年艾弗利的那篇著名文章發(fā)表后，諾貝爾獎(jiǎng)評議會立刻改變了主意，一方面承認(rèn)他的這篇文章再一次對生物學(xué)研究做出了杰出貢獻(xiàn)，另一方面認(rèn)為他的這篇文章是無效的。因?yàn)檫@篇文章給人一種捉摸不透的印象，使人揣測與遺傳轉(zhuǎn)化事件有關(guān)的，除DNA外，可能還有其他什么物質(zhì)。另外，艾弗利也沒有從DNA在某一種細(xì)菌內(nèi)所起的作用，聯(lián)想到DNA在其他活有機(jī)體內(nèi)能起到的作用方面。換言之，艾弗利在文章中就是少說了這么一句話，他的實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)真正敲開了理論生物學(xué)新紀(jì)元的大門。因?yàn)橹Z貝爾獎(jiǎng)評議會不習(xí)慣于這類隱晦、含蓄和近于神經(jīng)質(zhì)般的謹(jǐn)慎，所以決定，可以延后發(fā)獎(jiǎng)，或等待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，但不是不發(fā)獎(jiǎng)。不久，艾弗利去世，與諾貝爾獎(jiǎng)失之交臂，評議會無力修正他們的過錯(cuò)，這便成了諾貝爾獎(jiǎng)有史以來的一大憾事。

這種過了頭的謙遜，反而招致了另類的誤解，使得這一史詩般的科學(xué)研究貢獻(xiàn)與理應(yīng)獲得的諾貝爾獎(jiǎng)失之交臂，這對后來人不無教益。后來人評論說，“艾弗利所做的真正是一項(xiàng)了不起的貢獻(xiàn)，但同時(shí)也是一項(xiàng)過早成熟的學(xué)說^[24]”。