豌豆、细菌与 DNA：基因真相的百年追踪

遗传密码如何被破译？一段跨越世纪的科学探索传奇

一切都从一株豌豆开始。

人类最早的遗传实验，是在羊圈和麦田里无意识进行的“试错”——被移植的小麦、被圈养的短腿羊……

人们在一代代繁育结果中筛选，但成功往往只会在漫长的等待和无数次的失败中偶然且随机地出现。

当他们想把“暴躁肉猪”与“瘦小乖猪”合成一个“完美版本”时，“又暴躁又瘦”的失败品却接连出现。
人们看得见结果，却看不见背后的规律，不知道为什么好的特征会莫名消失、坏特征却不断回来。

从修道院后院开始的科学

这时，一位瘦削的中年神父——格里高利·孟德尔，在奥匈帝国边陲的圣托马斯修道院的后院种下了一批豌豆。

他试图把这种漫长又混乱的经验主义，从“神的恩赐”推进到“科学解释”。

孟德尔抛开了一切既有学说，从事实出发，统计大量数据并试图解释变化。

他精心挑选可量化、可观察、对立清晰的性状，如高 vs 矮、黄色 vs 绿色、紫色 vs 白色……并在统计规律中创建了一个新的概念——“显性/隐性”。

在长达8年、超过8000颗豌豆种子的杂交实验中，孟德尔发现：

绿色豌豆在第二代中重新出现；各种性状3:1的比例反复出现……

这些规律证明：遗传信息不是液体混合稀释的性质，而是以某种「独立存在、可重新组合的“颗粒”」形态存在。

每一次交配，都意味着遗传信息“颗粒”的重新分离和组合。

图1 第二次豌豆杂交实验结果

遗传信息的组合方式可以五花八门，但这些信息单位本身却顽强而稳定——它们会潜伏、等待，再在适当时机重新出现。

从某种意义上说，孟德尔为达尔文的学说提供了坚实的物质基础，而达尔文则为孟德尔的理论找到了壮丽的用武之地。

遗传“颗粒”究竟是什么？

起初孟德尔将其简单称为“遗传因子”。

进入20世纪后，人们再次翻看孟德尔尘封的手稿，他的颗粒遗传理论被重新发现，遗传因子被命名为“基因”。

如果说孟德尔在修道院种豌豆，是让人类第一次看到遗传规律，那么接下来，一代代科学家则试图亲手抓住基因本体。

他们从化学角度靠近生命。

既然基因像颗粒，那就应该像物质一样可以被分离、提取。

他们想：「如果把黄豌豆中的某种物质提取出来并放入绿豌豆，使其变黄，那这东西是否就是“黄色基因”？」

就这样，一场真正意义上的“基因追踪”开始了。

一只死老鼠，引出关键线索

弗雷德·格里菲斯在研究肺炎链球菌时，意外撕开了一道缺口。

他将煮死的“光滑型细菌”和活着的“粗糙型细菌”混合后注射进老鼠体内——按理说，这是最安全、最乏味的实验。

但老鼠死了。

更诡异的是，死老鼠体内出现了活着的光滑型细菌。

一只老鼠、一条线索。

格里菲斯未必完全明白发生了什么，但这个结果暗示：

「有某种“信息”从死细菌传输到了活细菌身上，让其“变身”。」

格里菲斯的肺炎链球菌转化试验

图2 格里菲斯的肺炎链球菌转化试验

洛克菲勒医学研究所的奥斯瓦德·西奥多·埃弗里继续追踪。

他将光滑型肺炎链球菌煮沸以后，去除脂肪、蛋白质、多糖……

最后，只剩下一种纤维状的透明物质。

这种纤维分子具有 DNA 的化学组成，并且只有当添加能特异性分解 DNA 的酶时，转化能力才会被消除。

埃弗里确定，DNA就是携带遗传信息的物质。

站在时间线上看从前，我们当然可以为埃弗里的发现而欢呼鼓掌，是他对孟德尔近百年的颗粒遗传理论给出了更为清晰的解释。

然而在20世纪40年代，科学界仍半信半疑。

“也许是你没有把蛋白质清得足够干净。”他们说。

病毒给出的最后答案

当托马斯·亨特·摩尔根用果蝇实验证明基因在染色体上后，DNA再次与遗传物质产生交集。

又是巧合吗？

美国科学家艾尔弗雷德·赫尔希和玛莎·蔡斯用病毒给出了有力的回答。

他们用巧妙地利用基因世代传递的特性，用放射性同位素标记 DNA 和蛋白质，让病毒感染细菌，在病毒后代中追踪。

结果很明显，「进入后代的是 DNA，不是蛋白质」。

基因的“真身” 终于浮出水面。