生物科学史上的“意外”收获

摘　要　在生物科学史上，有许多重要的发现其实是科学家们“无心插柳”的结果，如米歇尔发现核酸，格里菲思发现转化因子，巴斯德研制出鸡霍乱疫苗，切赫发现RNA具有催化活性等，但偶然背后也隐藏着必然的因素。

关键词 生物科学史 米歇尔 格里菲思 巴斯德 切赫

常言说的好，“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”。在生物科学发展的进程中，有很多震惊世人的发现其实源于“意外”。

1、白细胞研究中的意外发现——核酸

1869年，瑞士医生米歇尔打算研究人的白细胞。他知道，许多疾病尤其是炎症发生时，病人的白细胞会大量增加，于是便从外科诊所丢弃的绷带上所含的大量脓液中提取出了不少的白细胞，研究得以顺利进行。当研究工作接近尾声时，米歇尔突然萌发了一个新的想法：观察细胞核中的情况。当时人们已经知道了蛋白质，米歇尔大概也认为细胞核是由蛋白质组成的，他选择了用胃蛋白酶处理细胞核。可是，当他完成一系列以蛋白质为对象的操作后，发现细胞核内的物质虽然有所减少，但大部分却完整地保存下来了。这一结果令米歇尔非常惊奇。显然，剩下的核物质不是蛋白质，他将其称为“核质”。后来，米歇尔及其他研究者又陆续在马、蛇、酵母菌等生物的细胞核中发现了相同的物质，并最终确定这是不同于糖类、脂质、蛋白质的又一类生物分子。1900年，米歇尔的发现被公众接受，这种化合物被定名为核酸。

2、小鼠意外死亡给人的启示——转化因子

20世纪初期，人们还没有发现抗生素，每年肺炎双球菌导致的肺炎都要夺去几千条的生命。1928年，英国细菌学家格里菲思想研制出能够抗肺炎双球菌的疫苗。当时，他选择了2种肺炎双球菌，带有荚膜可以引起肺炎甚至致人死亡的S型菌和没有荚膜、没有毒性的R型菌。为了判断S型菌的毒性是不是由荚膜引起的，格里菲思进行了3组实验并取得了预期的结果：注射了S型活菌的小鼠死亡；注射了R型活菌的小鼠存活下来；注射了低热杀死的S型菌的小鼠也存活下来。按照预先的设计，实验可以到此结束了，但或许是一时兴起，也或许是灵感突发，格里菲思又顺手做了一组实验——将低热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小白鼠体内。这似乎是一个毫无悬念的实验，但结果却让格里菲思大吃一惊——小鼠死亡了。检查死鼠血样，发现其体内竟然存在S型活菌。死菌并没有复活，那么只能是R型活菌变成了S型活菌。虽然限于当时的技术水平，格里菲思并没有弄清楚使细菌发生了这种转变的转化因子究竟为何物，但他的实验却为艾弗里的进一步研究打下了基础。

3、假期带来的意外成果——鸡霍乱疫苗

巴斯德是19世纪的著名微生物学家，19世纪70年代他受人所托研究鸡霍乱的病因和防治办法。当时已经有人观察到病鸡血液中都有一种弧形微生物，但并未确定这就是病原体。巴斯德用鸡肉汁培养了这些微生物，然后检测它们的致病能力，发现只需给一只鸡注射一滴就可以使它患上鸡霍乱。病原体找到了，但是巴斯德试验了许多方法和药物，均未取得理想的防治效果，研究工作一度徘徊不前。1880年夏天，巴斯德去外地休假2个月。假期结束后，他把原来保存的鸡霍乱病菌拿出来给鸡注射，可是鸡并没有生病。难道是旧的培养物失效了?于是，他又重新培养了鸡霍乱病菌。令他吃惊的是，凡是注射过旧培养物的鸡，再注射新培养物也不会生病了。经过仔细研究，巴斯德发现，原来鸡霍乱病菌的毒性会随培养时间的延长而减弱，时间长到一定程度就不再具备致病能力了，但却可以使鸡产生对鸡霍乱的免疫力。就这样第一种传染病疫苗问世了。

4、核酸意外降解之迷——RNA具有催化活性

20世纪80年代的一天，在美国科罗拉多大学的一间生物学实验室里，生物化学家切赫正在研究核糖体核糖核酸(rRNA)。长久以来，他一直致力于研究rRNA在糖体装配中的作用。此时，他的助手正用苯酚使从四膜虫体内提取出来的核糖体中的蛋白质变性，以去除蛋白质，然后用酒精把核酸沉淀出来，反复提纯。这时，他们接到了通知，另有急事必须马上离开，切赫只得把核酸样品放入冰箱在-30℃中保存。几天过去了，切赫回来后打算继续被中断的实验，他取出核酸样品，却意外地发现这些样品已经被降解了。难道是混进了核糖核酸酶?再重复实验，注意避免核糖核酸酶的干扰，但依然是这个结果。再三确认整个实验没有蛋白质的痕迹后，切赫大胆地提出了自己的观点——rRNA能催化自体断裂，即RNA也是一种酶，这一发现使他获得了1989年诺贝尔化学奖。

纵观生物科学史，像这样由于意外带来的收获不胜枚举。机遇对这些科学家似乎格外青睐。但是，不妨设想一下，如果当年米歇尔和格里菲思没有“多此一举”的增加了看似毫无必要的实验步骤，如果巴斯德在多次失败后放弃了研究，如果切赫想当然地认为核酸遭到了核酸酶的污染而未进行实验验证，那结果又会怎样?巴斯德有句名言“机遇偏爱有准备的头脑”。什么是“有准备的头脑”?那就是要有丰富的学识、严谨的治学态度、执著的精神和敏锐的洞察力。这才是科学家们真正令人钦佩的地方，也是今天我们回顾这些科学史时应当学习和继承的财富。