DNA和RNA的发现之所以没有掀起多少波澜,是因为它们的发现者们并没有能够完善地说明它们与生物遗传基因的关系。
DNA示意图
1928年,英国细菌学家格里菲思对S型和R型肺炎球菌进行研究,少量的S型菌就会使小鼠患肺炎而死亡,而R型菌则不会。一次,格里菲思把加热杀死的S型菌和活的R型菌混合注射到小鼠身上,小鼠竟然也患病死亡了。这是怎么回事呢?这就是著名的“格里菲思之谜”。
1944年,美国科学家艾弗里设计实验证实了DNA就是被遗传学家们找了很久的基因物质,在DNA身上带有生命的遗传秘密指令。艾弗里用的实验材料就是肺炎球菌。肺炎球菌有两种,一种能致病,表面光滑的S型;另一种不能致病,表面粗糙的R型。早在1928年,格里菲思就已经发现将杀死了的S型肺炎球菌和活着的R型肺炎球菌一起注入小鼠体内仍会致病,从而说明S型肺炎球菌中存在着某种物质能使R型菌转化成具有致病能力的肺炎球菌。这一结论启发了艾弗里,他将S型菌粉碎后,提取其体内的各种物质,获得了纯度很高的糖类、脂类、蛋白质和核酸等,将这些物质分别与R型菌肺炎球菌
进行混合培养,发现只有和核酸混合培养的R型菌才能转变为具有致病能力的细菌。由此可见,核酸才是主要的遗传物质。艾弗里的实验不仅揭开了“格里菲思之谜”,并且在世界上第一次证明遗传基因就在DNA上。但当时遗传学界的主流观点是蛋白质承担着遗传信息载体的作用,艾弗里的发现没有得到广泛接受。
1943年,德裔美国生物学家、物理学家德尔布吕克,意大利裔美国生物学家卢里亚,美国遗传学家赫尔希合作发现了病毒的复制机制。1952年,他们又分别发现在上述复制机制中起决定性作用的遗传物质是DNA。
噬菌体
噬菌体是一种能吃细菌的病毒,这种物体离开了细胞是一种无生命的物体。而一旦它进入细胞,就具有生物体新陈代谢、繁衍后代等能力。赫尔希和德尔布吕克选择了一种以大肠杆菌为食的噬菌体。它的外形像蝌蚪,有短而粗的头和一条尾巴。当这种噬菌体遇到大肠杆菌时,先把尾巴搭住细菌并在细菌身上打开一个孔,然后把自己体内的物质通过小孔注入细菌体内,随后,数以千计的噬菌体繁殖成形了,细菌也破裂了。噬菌体的外壳是蛋白质,而体内物质只有DNA。噬菌体把自己的DNA注入到细菌体内繁殖出小噬菌体就证明了DNA是生命遗传基因物质,也说明蛋白质的合成以及蛋白质的性质和构成是由DNA决定着。
这些研究表明:从遗传学观点看,染色体中的蛋白质是“多余”的,RNA只在那些不含DNA的病毒中起着决定遗传的作用;而大部分生物体内,遗传的功能主要是由DNA承担的。
从1857年孟德尔进行豌豆杂交实验,经过无数科学家近百年的探索,蒙在生命遗传奥秘上的面纱正在一层层地被剥去。