人物生平
奧斯瓦德·西奧多·艾弗里出生于1877年。1887年,他的父親被請(qǐng)到美國(guó)紐約市的一座浸禮宗教堂做神職工作,所以艾弗里一家都移居至了紐約。成年后的艾弗里罹患了格雷夫斯氏病(一種甲狀腺功能亢進(jìn)病,Grave’s disease)。
艾弗里參加了位于美國(guó)紐約州的科爾蓋特大學(xué)(Colgate University)并在那兒獲得了文學(xué)學(xué)士學(xué)位。因?yàn)檠葑喽烫?hào)的技能卓越,艾弗里在科爾蓋特大學(xué)期間是學(xué)校樂(lè)隊(duì)的優(yōu)秀成員。從科爾蓋特大學(xué)畢業(yè)后,艾弗里進(jìn)入了哥倫比亞大學(xué)深造。1904年,艾弗里以醫(yī)學(xué)博士學(xué)位從哥倫比亞大學(xué)內(nèi)外科醫(yī)學(xué)學(xué)院(Columbia College of Physicians and Surgeons)畢業(yè)。
關(guān)注醫(yī)學(xué)發(fā)展的艾弗里對(duì)于人類有限的醫(yī)學(xué)知識(shí)感到不滿。1907年,艾弗里進(jìn)入紐約布魯克林區(qū)的一家名為霍格蘭實(shí)驗(yàn)室(Hoagland Laboratory)的私立機(jī)構(gòu)對(duì)致病細(xì)菌的化學(xué)特征展開深入的研究。對(duì)于艾弗里一絲不茍的工作,法裔美國(guó)籍的微生物學(xué)家勒內(nèi)·迪博(Rene J. Dubos)評(píng)論道:“(His work is a)systematic effort to understand the biological activities of pathogenic bacteria through a knowledge of their chemical composition.”
艾弗里的一篇有關(guān)肺結(jié)核的論文引起了洛克菲勒研究所醫(yī)院(Hospital of the Rockefeller Institute for Medical Research)負(fù)責(zé)人魯弗斯·科爾(Rufus Cole)的關(guān)注。魯弗斯·科爾曾希望研制出一種能夠治療肺炎的血清。得知奧斯瓦德·艾弗里之后,魯弗斯·科爾邀請(qǐng)了艾弗里參與這種血清的研發(fā)過(guò)程。1913年,艾弗里進(jìn)入了洛克菲勒研究院,并在那兒將35載光陰投入到了對(duì)于一種肺炎雙球菌的深入研究中。
在第一次世界大戰(zhàn)期間,艾弗里申請(qǐng)加入美國(guó)醫(yī)務(wù)部隊(duì)。在服役期間,艾弗里指導(dǎo)了醫(yī)療人員對(duì)肺炎進(jìn)行診斷和治療。
1943年,已入花甲之年的艾弗里被洛克西德研究所授予榮譽(yù)退休職工的稱號(hào)(Emeritus),并繼續(xù)堅(jiān)持對(duì)于肺炎鏈球菌的研究。1944年奧斯瓦德·艾弗里與他的同事科林·麥克勞德(Colin MacLeod)和麥克林·麥卡蒂(Maclyn McCarty)共同發(fā)表報(bào)告,表示脫氧核糖核酸是導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)化(bacterial transformation)的真正物質(zhì)。 這個(gè)具有重大意義的發(fā)現(xiàn)顛覆了當(dāng)時(shí)認(rèn)為蛋白質(zhì)才是遺傳物質(zhì)的傳統(tǒng)觀點(diǎn),為后來(lái)分子遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了最初的基礎(chǔ)。
奧斯瓦德·艾弗里曾多次被提名為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,不過(guò)因?yàn)槿藗儗?duì)于DNA的是否具有轉(zhuǎn)化功能仍然持有不同意見,諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)沒(méi)有給予艾弗里諾貝爾獎(jiǎng)的殊榮。
晚年的艾弗里來(lái)到了美國(guó)的田納西州生活。1955年2月20日,艾弗里離開人世,享年78歲。 后來(lái),諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)不得不承認(rèn):“艾弗里于1944年關(guān)于DNA攜帶遺傳信息的發(fā)現(xiàn)是遺傳學(xué)領(lǐng)域中一項(xiàng)十分重要的成就。他沒(méi)能得到諾貝爾獎(jiǎng)是很遺憾的!
重要實(shí)驗(yàn)
背景
1928年,英國(guó)病理學(xué)家和細(xì)菌學(xué)家弗雷德里克·格里菲斯(Frederick Griffith)進(jìn)行了格里菲斯實(shí)驗(yàn)(Griffith’s experiment)。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,格里菲斯給實(shí)驗(yàn)鼠注射了成分不同的肺炎病菌,其中被注射了平滑型(S型)肺炎病菌的實(shí)驗(yàn)鼠病發(fā)死亡,而被注射了粗糙型(R型)的實(shí)驗(yàn)鼠沒(méi)有發(fā)病。有趣的是,當(dāng)粗糙型的肺炎病菌和被高溫殺死的平滑型肺炎病菌混合時(shí),粗糙型的肺炎病菌被轉(zhuǎn)化成了平滑型的肺炎病菌并導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)鼠的死亡,也就是說(shuō),當(dāng)粗糙型的肺炎病菌(R型)和被高溫殺死的平滑型肺炎球菌(S型)混合使用時(shí),粗糙型的肺炎球菌會(huì)被轉(zhuǎn)化成平滑型的肺炎球菌。格里菲斯就提出假想:在平滑型的肺炎球菌中有一種“轉(zhuǎn)化因子”(transforming principle,亦譯作轉(zhuǎn)化要素)促成了粗糙型肺炎球菌的轉(zhuǎn)化。雖然由于科學(xué)技術(shù)水平的限制,格里菲斯沒(méi)有確定這種“轉(zhuǎn)化因子”究竟是什么物質(zhì),但是格里菲斯的實(shí)驗(yàn)為艾弗里等人后來(lái)進(jìn)行的證實(shí)性實(shí)驗(yàn)提供了思路。
到了二十世紀(jì)四十年代,化學(xué)提純等技術(shù)的進(jìn)步使得更深入的實(shí)驗(yàn)成為了可能。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c思路
艾弗里等人的實(shí)驗(yàn)的主要目的在于確定導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì),或者說(shuō)在于確定基因的化學(xué)成分。為此,艾弗里等人將從平滑型(S型)細(xì)菌中提取出來(lái)的物質(zhì)進(jìn)行分離,并用分離出來(lái)的純度較高的物質(zhì)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果其中一種物質(zhì)導(dǎo)致了細(xì)菌轉(zhuǎn)化的產(chǎn)生,那么這種物質(zhì)就是導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程概述與結(jié)論
艾弗里等人的這一實(shí)驗(yàn)歷經(jīng)了許多困難和挫折。
首先,艾弗里等人將平滑型肺炎球菌的主要細(xì)菌結(jié)構(gòu)去除。然后,他們?cè)谑S嘞聛?lái)的物質(zhì)中加入了蛋白酶,以加速蛋白質(zhì)的分解。這樣一來(lái),剩余物質(zhì)中有“生物活性”的物質(zhì)就只剩下平滑型肺炎球菌的D NA了。在將粗糙型的肺炎球菌加入平滑型肺炎球菌的DNA中后,艾弗里等人發(fā)現(xiàn)粗糙型的肺炎球菌被轉(zhuǎn)化成了平滑型的肺炎球菌,并穩(wěn)定地進(jìn)行了幾代的自我復(fù)制。這一點(diǎn)十分清楚地表明DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。
艾弗里并沒(méi)有急于公布他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在艾弗里于1943年12月提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告以前,他進(jìn)行了多次的反復(fù)試驗(yàn)與驗(yàn)證。最后,1944年,艾弗里和他的同事科林·麥克勞德和麥克林·麥卡蒂共同在《藥品實(shí)驗(yàn)雜志》(Journal of Experimental Medicine)中刊登了他們的實(shí)驗(yàn),并謹(jǐn)慎地表明DNA很有可能是主要的遺傳物質(zhì)。 在當(dāng)時(shí),這個(gè)具有革命性意義的發(fā)現(xiàn)很快得到了一些學(xué)者的認(rèn)可,不過(guò)傳統(tǒng)的“四核苷酸假說(shuō)”的支持者依然對(duì)于艾弗里等人的實(shí)驗(yàn)的有效性表示懷疑。
成就及影響
雖然艾弗里的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有完全使當(dāng)時(shí)的學(xué)者們相信DNA是一種遺傳物質(zhì),但是他的實(shí)驗(yàn)無(wú)疑為后來(lái)詹姆斯·沃森(James Watson)與弗朗西斯·克里克(Francis H. Crick)等人的實(shí)驗(yàn)提供了支持與鼓勵(lì)。鑒于艾弗里對(duì)于分子生物學(xué)的建設(shè)性貢獻(xiàn),1958年諾貝爾獎(jiǎng)喬舒亞·萊德伯格(Joshua Lederberg)曾評(píng)論道:“(艾弗里的實(shí)驗(yàn))為現(xiàn)代DNA的研究與發(fā)展提供了一個(gè)歷史性的舞臺(tái)…并預(yù)示了分子生物學(xué)和生物醫(yī)藥學(xué)的革命!
為了紀(jì)念艾弗里對(duì)科學(xué)的突出貢獻(xiàn),1976年國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)正式將月球上的一座環(huán)形山命名為艾弗里環(huán)形山。