生物科學史上的“意外”收獲

摘 要 在生物科學史上，有許多重要的發現其實是科學家們“無心插柳”的結果，如米歇爾發現核酸，格里菲思發現轉化因子，巴斯德研制出雞霍亂疫苗，切赫發現RNA具有催化活性等，但偶然背后也隱藏著必然的因素。

關鍵詞 生物科學史 米歇爾 格里菲思 巴斯德 切赫

常言說的好，“有心栽花花不開，無心插柳柳成蔭”。在生物科學發展的進程中，有很多震驚世人的發現其實源于“意外”。

1、白細胞研究中的意外發現——核酸

1869年，瑞士醫生米歇爾打算研究人的白細胞。他知道，許多疾病尤其是炎癥發生時，病人的白細胞會大量增加，于是便從外科診所丟棄的繃帶上所含的大量膿液中提取出了不少的白細胞，研究得以順利進行。當研究工作接近尾聲時，米歇爾突然萌發了一個新的想法：觀察細胞核中的情況。當時人們已經知道了蛋白質，米歇爾大概也認為細胞核是由蛋白質組成的，他選擇了用胃蛋白酶處理細胞核。可是，當他完成一系列以蛋白質為對象的操作后，發現細胞核內的物質雖然有所減少，但大部分卻完整地保存下來了。這一結果令米歇爾非常驚奇。顯然，剩下的核物質不是蛋白質，他將其稱為“核質”。后來，米歇爾及其他研究者又陸續在馬、蛇、酵母菌等生物的細胞核中發現了相同的物質，并最終確定這是不同于糖類、脂質、蛋白質的又一類生物分子。1900年，米歇爾的發現被公眾接受，這種化合物被定名為核酸。

2、小鼠意外死亡給人的啟示——轉化因子

20世紀初期，人們還沒有發現抗生素，每年肺炎雙球菌導致的肺炎都要奪去幾千條的生命。1928年，英國細菌學家格里菲思想研制出能夠抗肺炎雙球菌的疫苗。當時，他選擇了2種肺炎雙球菌，帶有莢膜可以引起肺炎甚至致人死亡的S型菌和沒有莢膜、沒有毒性的R型菌。為了判斷S型菌的毒性是不是由莢膜引起的，格里菲思進行了3組實驗并取得了預期的結果：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來；注射了低熱殺死的S型菌的小鼠也存活下來。按照預先的設計，實驗可以到此結束了，但或許是一時興起，也或許是靈感突發，格里菲思又順手做了一組實驗——將低熱殺死的S型菌和R型活菌混合注射到小白鼠體內。這似乎是一個毫無懸念的實驗，但結果卻讓格里菲思大吃一驚——小鼠死亡了。檢查死鼠血樣，發現其體內竟然存在S型活菌。死菌并沒有復活，那么只能是R型活菌變成了S型活菌。雖然限于當時的技術水平，格里菲思并沒有弄清楚使細菌發生了這種轉變的轉化因子究竟為何物，但他的實驗卻為艾弗里的進一步研究打下了基礎。

3、假期帶來的意外成果——雞霍亂疫苗

巴斯德是19世紀的著名微生物學家，19世紀70年代他受人所托研究雞霍亂的病因和防治辦法。當時已經有人觀察到病雞血液中都有一種弧形微生物，但并未確定這就是病原體。巴斯德用雞肉汁培養了這些微生物，然后檢測它們的致病能力，發現只需給一只雞注射一滴就可以使它患上雞霍亂。病原體找到了，但是巴斯德試驗了許多方法和藥物，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個月。假期結束后，他把原來保存的雞霍亂病菌拿出來給雞注射，可是雞并沒有生病。難道是舊的培養物失效了?于是，他又重新培養了雞霍亂病菌。令他吃驚的是，凡是注射過舊培養物的雞，再注射新培養物也不會生病了。經過仔細研究，巴斯德發現，原來雞霍亂病菌的毒性會隨培養時間的延長而減弱，時間長到一定程度就不再具備致病能力了，但卻可以使雞產生對雞霍亂的免疫力。就這樣第一種傳染病疫苗問世了。

4、核酸意外降解之迷——RNA具有催化活性

20世紀80年代的一天，在美國科羅拉多大學的一間生物學實驗室里，生物化學家切赫正在研究核糖體核糖核酸(rRNA)。長久以來，他一直致力于研究rRNA在糖體裝配中的作用。此時，他的助手正用苯酚使從四膜蟲體內提取出來的核糖體中的蛋白質變性，以去除蛋白質，然后用酒精把核酸沉淀出來，反復提純。這時，他們接到了通知，另有急事必須馬上離開，切赫只得把核酸樣品放入冰箱在-30℃中保存。幾天過去了，切赫回來后打算繼續被中斷的實驗，他取出核酸樣品，卻意外地發現這些樣品已經被降解了。難道是混進了核糖核酸酶?再重復實驗，注意避免核糖核酸酶的干擾，但依然是這個結果。再三確認整個實驗沒有蛋白質的痕跡后，切赫大膽地提出了自己的觀點——rRNA能催化自體斷裂，即RNA也是一種酶，這一發現使他獲得了1989年諾貝爾化學獎。

縱觀生物科學史，像這樣由于意外帶來的收獲不勝枚舉。機遇對這些科學家似乎格外青睞。但是，不妨設想一下，如果當年米歇爾和格里菲思沒有“多此一舉”的增加了看似毫無必要的實驗步驟，如果巴斯德在多次失敗后放棄了研究，如果切赫想當然地認為核酸遭到了核酸酶的污染而未進行實驗驗證，那結果又會怎樣?巴斯德有句名言“機遇偏愛有準備的頭腦”。什么是“有準備的頭腦”?那就是要有豐富的學識、嚴謹的治學態度、執著的精神和敏銳的洞察力。這才是科學家們真正令人欽佩的地方，也是今天我們回顧這些科學史時應當學習和繼承的財富。