［编者按］享有盛誉的英国自然杂志（Nature）去年最后一期刊出专文，回顾了四十年前的细菌遗传重组工作。作者是亲身参与这一开创性研究的科学家。追忆这段科学史颇有趣味，从中可以获得多种启示。
1946年4月到6月间，J. 利德伯格（Joshua Lederberg）和E. L. 塔特姆（Edward L. Tatum）进行了—系列实验，证实细菌可以通过性杂交转换它们的基因。这些实验在四十年前的《自然》杂志上已有报导。
1941年9月，当我开始在哥伦比亚大学上学时，细菌遗传学仍然是介于遗传学及（医学）细菌学之间无人问津的领域。细菌是否像其他所有生物体一样也有基因的问题，当时还没有深入研究，而且也确实很少有人提出这种问题。当时，我感兴趣的是医学研究工作，是用化学分析法研究如肿瘤和脑机能失常的问题。那时，细胞毒理学好像是研究细胞生物化学最有希望的途径。可是，赖安（Fraces J. Ryan）（1963年去世）使我的注意力转移到了遗传学这一锐利的工具上。
赖安在1941 ~ 42年是斯坦福大学的博士后导师。在那儿，他结识了G. W. 比德尔（G. W. Beadle）和塔特姆（1975年去世），并对他们当时以链孢霉属的营养性突变作为研究生化遗传分析的工具产生了强烈的兴趣。尽管在哥伦比亚动物学系，关于真菌如链孢霉属的工作进行得并不顺利，但赖安在那儿接受了讲师的职位，他建立了一个实验室，继续这方面的研究。1943年1月，我幸运地在他的实验室找到了一个工作，帮助制备培养基及管理链孢霉属的培养物。赖安善于培养人的品质以及组织研究交流的能力，使我能成为一个科学家受益匪浅。1943年7月1日，我应召到美国海军后备队服役。以后我又在哥伦比亚学院和长岛美国海军医院工作了一段时间，在那里的一个临床寄生虫学实验室中，我有充分的机会观察疟原虫的生命周期。这次经历引起了我对疟疾寄生虫性阶段的注意。这无疑使我感到，在其他微生物（甚至细菌）中也有隐蔽的性阶段的可能性。1944年10月，我又被分配到哥伦比亚医学院开始我的研究，同时我继续与在哥伦比亚大学的赖安一起工作。
发 现
那一年，艾弗里（Avery），麦克劳德（Macleod）和麦卡迪（Mc Carty）鉴定了DNA是决定肺炎双球菌转化的物质，这是生物学上的重要发现。这个现象可以看作从一个细菌细胞另一个细胞的基因的转化。但是这样的解释不可避免地被当时细菌遗传学的模糊理解所蒙蔽了。艾弗里在纽约洛克菲勒研究所的工作由T－多伯尚斯基（Theodosius Dobzhansky）（他访问过洛克菲勒），以及由A. 米尔斯基（Alfred Mirsky）（洛克菲勒学院的）迅速地交流给哥伦比亚的生物学家。这项工作是在专业人员和学生中广泛传潘和评论的焦点。米尔斯基是对转化因子的化学鉴定持批评意见的，然而却赞扬该工作的中心意义。我认为，这个飞跃只是了解了基因化学的可行性。假如肺炎双球菌的转化能有把握地保留在基因遗传的概念范围内，则需迅速弄清究竟是DNA还是蛋白质。我在H. 泰勒（Harnett Taylor）[后改名为艾夫露茜 - 泰勒（Ephrussi-Taylor）]的促使下，读了艾弗里，麦克劳德和麦卡迪1945年1月20日的论文。泰勒是动物学系的研究生，计划与艾弗里在一起继续她的博士后研究。读后我非常激动地记下了我的感想，“它所包含的东西是无限的…改变基因繁殖的直接论证…病毒是基因型的复合物。”
同时，我想到以链孢霉属的DNA做同样的转化。这种生物体有清楚的生命周期和基因构造。由比德尔和塔特姆揭示的生化突变体，即使这些突变体是极罕见的，也容许营养自足形式（原营养型微生物）的有效检测。这也将促进转化事件的检定。
1945年1月到5月间，我与赖安共同采纳了这个想法。6月份，他邀请我和他一起从事这方面的工作。使我们沮丧的是，我们很快发现，缺乏亮氨酸的链孢霉属突变将自发地返祖遗传到原营养型微生物。DNA在链孢霉属传递遗传变化的检定，留给我们以不可靠的结果。如果细菌缺乏性阶段，关于转化生物学的问题对于常规的遗传分析仍然是难以得到的。但是，细菌真是无性生殖的吗？R. 杜波士（Rene Dubos）的专题文章“细菌的细胞学”曾有如下的注释：任何细菌细胞间性结合的形态学显示，无论是赞同或是反对，都是没有说服力的。
1945年7月8日我在笔记中，详细记载了假设性的实验，既要寻找在念珠菌属（医学上重要的像酵母的真菌）中的交配，还要寻找细菌中遗传性的再组合（根据记录，后者证明是成功的）。这些笔记气我医学细菌学教程的开始部分是一致的。它们由于与传统学说对照而引起，传统学说认为细菌是裂殖菌纲，无性生殖的原始植物。而在哥伦比亚，S. 斯比格曼（Sol Spiegelman）和泰勒阐明了酵母有性状态的鉴定。
杜波士利用遗传交换方法学研究细菌的有性状态、他引用了很多不清楚的和两个断然否定的阴性结果。但是这两个研究没有选择性的方法用于重组的检定，因此如果重组的发生少于每一千个细胞少于一次，就会忽略这个过程。随着一对营养性突变体的使用，也就是A+B-和A-B+，人们能在选择性的营养基上生长出无数的细胞，而且找到单个的A+B+再组合体，在7月初，我开始沿着这个设想进行实验。在第一次实验中，我利用一套大肠杆菌的生化突变体，这些突变体是我在赖安的实验室中开始积聚起来的。为了避免在我们链孢霉属实验中曾经出现的困难，即一种自发性的从A-B+到A+B+的返祖遗传。策略上，将利用一对双突变体，即A-B-C+D+及A+B+C-D-。性杂交应当还要产生A+B+C+D+原营养（型）微生物重组。这些重组未必能由自发性返祖遗传产生。在理论上，返祖遗传需要两个罕见事件的巧合，A-→A+和B-→B+。做了很多努力，用以控制实验、以表明双返祖遗传将遵循这个模式，而且在分开管理的培养中以微不足道的几率发生。这样，在混合培养中，原营养（型）微生物的发生将是遗传性重组合的推定证据。
漫长的探索过程
同时，在斯坦福，曾在威斯康星从事细菌生物化学博士研究的塔特姆，正回刹把细菌作为研究课题，并发表了两篇关于大肠杆菌产生生化突变体的论文，包括和在这里描述的双突变体。1945年夏天，赖安了解到塔特姆要离开斯坦福去耶鲁大学进行一个新的微生物学研究计划，赖安提议，不要仅仅要求塔特姆共同使用这些新的菌株，还要与他一起工作，以便从他宝贵的经验和全部智慧中得到进一步的益处。塔特姆接受了我的建议并提出要我在三月底到达纽黑文，给他以时间建立实验室。他间接地表示，他自己也有一些类似的想法，但从未详细阐述过。这样的安排很合他的意，他可以按自己的意愿完成他在链孢霉属的生化研究工作，履行他在新计划中繁重的管理任务，而且还要参加寻找细菌性别的无望冒险。
从1946年4月中旬最初的一系列杂交方面工作开始，大约花了六个星期，证实了控制很好的阳性结果。这些实验可以在一夜间做出，因此6月这个月份做了十多次的重复实验+以及在不同的杂交中差不多有十个左右遗传标志的复原。除了A+B+C+D+原营养型微生物的外观，重要的是显示出在亲本类族中，未经选择的标志将在原营养型微生物的后代中自由分异和
重新组合。这个结果几乎不会留下什么对实验解释的怀疑。7月份，在国际“冷泉港”专题讨论会上，提出了上
述结果。这个结果用到微生物的遗传学上，标志着战后在这个领域内主要研究的恢复，这个领域曾被链孢霉属，噬菌体及DNA在肺炎双球菌转化中作用的新
发现所鼓舞。会议安排了塔特姆介绍他在链孢霉属的工作情况。会议还安排了我们作最后的即席发言，并对我们的研究结果作简要的讨论。
讨论很热烈。最主要的批评是A. 勒夫（Andre Lwoff）提出的他担心在两个菌株之间，营养物的交叉喂养而没有它们所需要的物质，事实上交换了遗传信息。为了控制这种可能性，我们花了很大的努力，因此我们认为间接遗传的证据是非常结论性的。M. 芮尔（Max Zelle）在这场争论中处于中间地位，并提出了有益的意见，而且还帮助我在显微镜下直接分离单细胞。后来的一些观察结果消除了勒夫在巴斯德研究所的研究小组所保留的疑虑，这个研究组成员包括雅克（Jacques），莫诺特（Monod），F · 雅可勃（Francois Jacob）及E. 沃尔曼（Elic Wollman），他们计划对这个领域的进一步发展作出突出的贡献。单细胞方法在后来几个领域的研究中也是很有用处的。“冷泉港”会议的直接结果是对所有争议性意见迅速进行了公开的讨论。可以理解，尽管还有少数次要的抵触观点，可是细菌遗传性重新组合很快汇入了分子生物学的研究主流中。并在约十年以后，这方面的内容编入了细菌学的标准教科书中。又花了数年时间研究出大肠杆菌杂交的细节，但其中一些问题仍不太了然，包括配对细胞之间DNA转移的物理机制等关键性问题。
今天，科学界同行们的普遍态度很少再有疑问的了，而且学科的需要，也不可避免地要鼓励竞争和各抒己见。我们可以带着喜悦的心情回忆赖安和塔特姆的高尚品质，为人类知识进步作出的贡献。
[Nature，1986年12月31日]