第三章
轉化

如果你把“學術生活”看作逃避現實的一種方式，那么就不要研究生物學。人類可以通過這門學科來接近生命的奧秘。

——赫爾曼·穆勒

我們確實不相信……遺傳學家居然能在顯微鏡下看到基因……某些具有自我復制能力的特殊物質不可能構成遺傳學的基礎。

——特羅菲姆·李森科（Trofim Lysenko）

遺傳學與進化論和解后被稱作現代綜合論，或者更廣義地被稱為廣義綜合論。即便遺傳學家們已經理解了遺傳、進化和自然選擇之間的復雜關系，基因的物質本質仍是個未解之謎?；蛞恢北灰暈椤斑z傳顆?！保菂s無法從物理或者化學角度對于“顆?！睌y帶的信息進行描述。摩爾根將基因視為“細繩上的串珠”，其實連他自己也不清楚這種描述代表的確切物質形式。這些“串珠”由什么構成？而“細繩”的本質又是什么呢？

從某種程度上來說，由于生物學家對基因的化學結構一無所知，因此人們曾經認為基因的物質組成根本無法鑒別。在生物界中，基因通常按照垂直的方式進行遺傳，也就是說，從父母到孩子，或者從母細胞到子細胞。然而變異垂直傳播使得孟德爾與摩爾根能夠通過分析遺傳模式來研究基因的作用（例如，親本果蠅可以將白眼性狀傳遞給子代）。但是研究垂直轉化的難題在于，基因從不會離開活的生物體與細胞。當某個細胞分裂時，它的遺傳物質會在細胞內解離并且重新分配到子代細胞。在這個過程中，基因始終保持著生物學上的可見性，但是在細胞這個黑箱的遮蓋下，我們很難理解基因的化學結構。

遺傳物質很難從某個生物體傳遞到另一個生物體，在此并非指在親代與子代間進行傳遞，而是指在兩個完全不相關的陌生個體間傳遞。人們將這種水平基因交換稱為轉化。其實這個詞釋放出的信號足以令我們驚訝不已：人類已經習慣通過生殖來傳遞遺傳信息，但是在轉化過程中，某種生物體可以變成另外一種生物體，就像化身為月桂樹的女神達芙妮（更準確地說，基因改變將使某種生物體的屬性轉化成另一種生物體的屬性；如果從遺傳學的角度來理解這個希臘神話，那么樹枝生長基因必定通過某種方式進入了達芙妮的基因組，并且具備從人類皮膚下長出樹皮、樹干、木質部和韌皮部的能力）。

轉化現象幾乎不會發生在哺乳動物中。但是細菌這種茍活在生物世界邊緣的物種卻能夠進行水平基因交換（為了便于理解這個抽象概念，我們可以假設有兩位朋友在夜晚外出散步，他們其中一位是藍眼睛而另外一位是棕眼睛，可是他們返回后卻發現由于基因臨時交換而導致眼睛顏色互換）?；蚪粨Q的瞬間確實非常奇特美妙。在兩個生物體發生轉化的瞬間，基因只是作為某種純粹的化學物質而短暫存在。于是有一位化學家想要通過這個難得的機會來捕捉基因的化學本質。

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轉化現象由英國細菌學家弗雷德里克·格里菲斯（Frederick Griffith）發現。在20世紀20年代早期，格里菲斯作為英國衛生部的醫療官開始研究一種名為肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）或肺炎球菌（pneumococcus）的細菌。1918年爆發的西班牙流感橫掃整個歐洲大陸，在世界范圍內導致了2 000萬人死亡，而這也是人類歷史上最嚴重的自然災害之一。肺炎球菌經常會導致患者出現繼發性肺炎，由于這種疾病傳播迅速且容易致命，因此醫生們將其列為“死亡疾病之首”。流感患者并發肺炎球菌性肺炎令傳染病疫情雪上加霜，這引起了英國衛生部的高度重視，于是后者征召了許多科研團隊來研究這種細菌并開發抗病疫苗。

格里菲斯準備從研究細菌本身來破解這個難題：為什么肺炎球菌對動物來說如此致命？在德國同行的工作基礎上，他發現這種細菌可分為兩種菌株。其中“光滑型”肺炎球菌的細胞表面包被著光滑的多糖莢膜，并且能夠憑借靈巧的身手逃脫免疫系統的攻擊。而“粗糙型”肺炎球菌則缺少這種多糖莢膜，它們很容易受到免疫系統的攻擊。注射了光滑型肺炎球菌的小鼠很快就死于肺炎，與之相反，接種粗糙型肺炎球菌的小鼠不僅免疫功能得到增強，而且還能夠長期存活。

格里菲斯在不經意間完成的實驗卻成為推動分子生物學發展的革命。首先，他通過高溫處理殺死具有毒性的光滑型肺炎球菌，然后將滅活的細菌注射到小鼠體內。結果與他預想的相同，這種細菌的殘余物并不能對小鼠發揮作用：由于它們失去了活性，因此不會引起感染。但是當格里菲斯將有毒菌株的死菌與無毒菌株的活菌混合后，接種小鼠卻很快死于肺炎。格里菲斯對這些小鼠進行解剖時發現，其體內的粗糙型肺炎球菌已經發生了變化：它們只是與死菌碎片發生了接觸，就獲得了光滑莢膜這種毒性決定因子。而這種曾經無害的細菌不知何故就“轉化”成了有毒的細菌。

經過高溫滅活的細菌碎片相當于微生物體內化學物質組成的溫湯，那么它們是如何僅憑接觸就將某種遺傳性狀傳遞給另外一種活菌的呢？格里菲斯對此百思不得其解。起初，他猜測活菌由于吞噬了死菌才導致莢膜出現改變，這就像在巫術儀式中進行的那樣，以為吃掉猛士的心臟就能夠擁有勇氣或者活力。但是當轉化完成之后細菌還可以將這種新獲得的莢膜維持數代，而在此期間任何食物來源都應消耗殆盡。

那么最簡單的解釋就是，遺傳信息是以某種化學形式在兩種菌株之間進行傳遞的。在“轉化”過程中，控制毒性的基因（也就是能產生光滑莢膜而不是粗糙莢膜的基因）以某種方式脫離了原來的菌株并且進入化學溫湯中，然后又從溫湯中進入活菌并且整合到其基因組內。換句話說，基因可以不借助任何生殖方式而在兩個生物體之間傳遞。它們是攜帶信息的自主單位（即物質單位）。如果細胞之間需要進行竊竊私語的話，那么它們不用借助那些優雅的胚芽或芽球來傳遞信息。遺傳信息不僅可以通過某種分子進行傳遞，同時這種物質還將在細胞外以某種化學形態存在，并且能夠在細胞、生物體以及親代與子代之間傳遞信息。

只要格里菲斯公布這個驚人的發現，那么整個生物界都將為之歡呼雀躍。在20世紀20年代，科學家們剛剛開始運用化學知識來理解生命的奧秘。生物學逐漸向化學靠攏。生物化學家認為細胞就像是裝滿化學物質的燒杯，細胞膜將這些混合物緊緊包裹，它們之間發生反應后創造出“生命”現象。格里菲斯證實，生物體之間存在某種可以攜帶遺傳指令的化學物質，而這種“基因分子”足以引起學術界的強烈共鳴，并且將重建創造生命的化學理論。

然而格里菲斯只是位謙虛謹慎且天生靦腆的科學家，“他是個身材矮小的男人……平時幾乎聽不清他講話時的聲音”，因此他的發現很難得到廣泛認可或者吸引更多關注。喬治·蕭伯納曾說過，“英國人做每件事都很講原則”，而格里菲斯的處世哲學就是謹言慎行。他在倫敦期間獨自一人住在實驗室附近的普通公寓里，但是有時也會回到布萊頓（Brighton）那棟白色現代風格的自建鄉間別墅。雖然基因可能會在生物體之間移動，但是永遠不要想去強迫格里菲斯離開實驗室去做講座。為了騙他去做學術報告，他的朋友曾經把他強行塞進出租車，然后支付了到達目的地的單程車費。

1928年1月，格里菲斯在遲疑了幾個月后（“上帝都不著急，為什么我要著急？”），終于在《衛生學雜志》（Journal of Hygiene）上發表了自己的實驗數據，而這本名不見經傳的學術期刊簡直讓孟德爾都汗顏。論文以一種深感內疚的語氣寫成，格里菲斯似乎為撼動遺傳學基礎表現出了誠摯的歉意。他在文中提到，研究轉化現象純粹是出于對微生物領域的好奇，但是卻未明確提及發現了潛在的遺傳學化學物質基礎這件事。在20世紀30年代，這篇意義非凡的生物化學論文中最重要的結論就此埋沒下去，即便是后人也只能對格里菲斯成果的境遇發出一聲嘆息。

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盡管弗雷德里克·格里菲斯的實驗充分證實了“基因就是一種化學物質”，但是其他科學家對于這種理念依然抱有疑慮。1920年，托馬斯·摩爾根曾經的學生赫爾曼·穆勒從紐約搬到得克薩斯，他在這里繼續從事果蠅遺傳學的研究。穆勒的實驗設計與摩爾根一樣，他也希望通過突變體來解釋遺傳現象。雖然果蠅是遺傳學家們的基礎研究對象，但是在自然界中產生的突變體實在是鳳毛麟角。摩爾根與他的學生們在紐約奮斗了30多年，花了九牛二虎之力才在大量的果蠅種群里發現了白眼與黑體突變。穆勒已經對尋找突變體感到厭煩，他很想知道如果將果蠅暴露在高溫、強光或者高能的條件下，那么是否能夠加速突變體的產生。

穆勒的想法從理論上看似簡單，但是從實操上來說卻非常棘手。穆勒起初嘗試將果蠅暴露于X射線下，沒想到它們全部在研究過程中死亡。他在失望之余降低了射線劑量并且再次進行嘗試，結果發現這樣可以導致果蠅絕育。穆勒并沒有得到什么突變體，他用于實驗的大批果蠅不是死亡就是不育。1926年冬季，他突發奇想將某批果蠅用更低劑量的射線照射。穆勒讓這些經X射線照射過的雌雄果蠅進行交配，隨后他開始觀察奶瓶中果蠅幼蟲的變化。

然而即便是外行也會被穆勒的實驗結果震撼：在這些新生果蠅中出現了各種各樣的突變體，其數量從幾十只到上百只不等。當時已經是夜深人靜，唯一見證這條爆炸性新聞的人就是獨自在樓下工作的一位植物學家。每當穆勒發現一種新型突變體時，他都會向窗外大喊：“我又發現了一種。”摩爾根和他的學生們在紐約花了將近30年的時間才收集到大約50種果蠅突變體，那位植物學家悻悻地寫道，穆勒只用了一個晚上就完成了前人半數的工作。

穆勒因其在上述領域中的發現而享譽世界。輻射效果對果蠅突變率的影響表現為以下兩點。首先，基因由物質組成。畢竟輻射也只是能量而已。弗雷德里克·格里菲斯已經證實基因可以在生物體之間移動，穆勒則在實驗中用能量改變了基因。無論基因到底是什么，它應該具有可以移動與傳遞的特點，并且將在能量誘導下發生改變，當然這些特性通常都與化學物質有關。

相對于基因的化學組成來說，我們更容易了解整個基因組的延展性變化，同時科學家們對于X射線易如反掌改變基因的能力感到十分驚詫。即便是堅持自然突變理論的達爾文也會認為如此之高的突變率不可思議。在達爾文的理論中，某個生物體發生改變的速率相對固定，當自然選擇的速率被放大時能夠加速進化，而抑制自然選擇的速率可以減緩進化。穆勒的實驗證實了遺傳可以被輕而易舉地操縱：突變速率本身就瞬息萬變?！白匀唤缰袥]有永恒的現狀。”穆勒不久后寫道，“一切都處于調整或再調整的過程中，否則生物界最終將會走向滅亡。”如果將改變突變速率與篩選變異體相結合，穆勒認為他或許能夠推動進化周期進入飛速發展的軌道，甚至在實驗室里創造出全新的物種和亞種，而自己就是這些果蠅的上帝。

與此同時穆勒也意識到，他的實驗對于人類優生學發展具有重大意義。假如使用這種微小劑量的輻射就可以改變果蠅基因，那么距離改變人類基因的時代還會遠嗎？他寫道，假如我們能夠“人工誘導”遺傳變異，那么遺傳學將不再是“命運之神擺布人類”的特權。

與許多同時代的科學家和社會科學家一樣，穆勒自20世紀20年代起就被優生學深深吸引。當穆勒還在哥倫比亞大學攻讀本科學位時，就曾創建生物學學會來探索和支持“積極優生學”。但到了20年代末期，穆勒見證了優生學在美國走向危險的邊緣，因此也不得不重新審視自己的熱情所在。當時美國優生學檔案辦公室主要致力于種族凈化，并把清除移民、“異端”與“缺陷”作為工作重點，而這種露骨的邪惡行徑也令他備受打擊。那些所謂的優生運動倡導者達文波特、普里迪和貝爾不過是披著偽科學外衣的卑鄙小人。

就在穆勒憧憬著優生學的未來與改變人類基因組可能性的同時，他也在思索高爾頓及其合作者是否在基本概念上犯了錯誤。與高爾頓和皮爾森相同，穆勒也想要通過遺傳學來減輕人類的痛苦。但是與高爾頓的不同之處在于，穆勒開始意識到，只有當社會處于完全平等的狀態下時，積極優生學才能真正發揮作用。優生學不可能超越社會平等而實現。社會平等才是開展優生學的先決條件。如果沒有社會平等作為保障，那么優生學將不可避免地誤入歧途，盡管流浪、貧困、異端、酗酒以及智障等問題只是社會不公的體現，但是它們還是會被當成遺傳病來看待。類似卡麗·巴克這樣的女性并不是遺傳性智障，她們出身貧寒、目不識丁、身患疾病且無力抗爭，可還是被扣上遺傳缺陷的帽子淪為社會的犧牲品。高爾頓學說認為優生學最終將產生徹底的平等（將弱者轉化為強者），然而穆勒卻完全否認了這種臆測。他認為，如果不把平等作為前提條件，那么優生學就會淪為強者控制弱者的一種工具。

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當赫爾曼·穆勒在得克薩斯開展的科研工作如日中天之時，他的個人生活卻一落千丈。穆勒的婚姻出現了危機并以離婚告終。作為曾經在哥倫比亞大學蠅室共事的合作伙伴，他與斯特提萬特和布里奇斯的競爭令彼此勢同水火，而他和摩爾根的泛泛之交也演變成冰冷的敵意。

此外穆勒也因為政治傾向而不勝其擾。他在紐約加入了幾個社會主義團體，負責報紙編輯和學生招募，同時還跟小說家與社會活動家西奧多·德萊賽（Theodore Dreiser）過從甚密。在得克薩斯期間，這位遺傳領域的學術之星開始秘密編輯一份名為《火花》（The Spark）［模仿列寧創建的《火星報》（Iskra）］的社會主義報紙，對非洲裔美國人公民權、女性投票權、移民受教育權以及工人集體保險等進行了呼吁，雖然按照當時的標準并不算激進，但是這卻足以令他的同事與行政當局惱羞成怒。美國聯邦調查局針對他的活動展開了調查，報紙則把他稱作危險分子、“共產黨員”“赤色狂人”“蘇維埃支持者”以及怪胎。

穆勒被孤立后十分苦惱，精神狀態逐漸變得更加偏執與抑郁，他在某個清晨悄然離開實驗室，就連教室里也找不到他的影子。幾個小時之后，由研究生組成的搜索隊終于在奧斯汀郊外的樹林里找到了穆勒。他茫然地在雨中摸索前行，被淋濕的衣服滿是皺褶，臉上濺上了污泥，而且小腿還被意外劃傷。穆勒之前服下了大量巴比妥類藥物想要自殺，沒想到只是在樹下睡了一覺就沒事了。第二天早上，他又惴惴不安地返回了課堂。

盡管穆勒企圖自殺的舉動沒有成功，但這卻是他身體每況愈下的先兆。無論是骯臟的科學與丑陋的政治，還是整個自私的社會，穆勒對于美國已經感到厭倦。他想要逃到某個能讓科學與社會主義融合發展的地方去，只有完全平等的社會才能夠從根本上對基因進行干預。他知道在德國首都柏林，以自由民主為目標的社會主義正雄心勃勃地卸下歷史的包袱，在20世紀30年代的歐洲創建嶄新的共和國。馬克·吐溫曾寫道，這里是世界上“最年輕的城市”，來自四面八方的科學家、作家、哲學家與知識分子齊聚一堂，他們在努力締造自由的未來社會。穆勒認為，如果想要發揮遺傳學這門現代科學的全部潛能，那么最合適的地方恐怕非柏林莫屬。

1932年冬季，穆勒整理好自己的行李，同時還帶上了幾百只果蠅、上萬個玻璃試管、上千個玻璃瓶、一臺顯微鏡與兩輛自行車，此外還有一輛1932年產的福特汽車，而他此行的目的地就是位于柏林的凱澤·威廉研究所（Kaiser Wilhelm Institute）。穆勒做夢都沒有想到，盡管這座城市見證了遺傳學的蓬勃發展，但是也親歷了人類歷史上血雨腥風的一幕。