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[转载]细菌学家——艾弗里(Avery Oswald Theodore)

(2018-08-18 08:14:41)
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[转载]细菌学家——艾弗里(Avery <wbr>Oswald <wbr>Theodore)
艾弗里

国藉:加拿大,美国

主要成就:完善肺炎双球菌的转化实验,得出“DNA是转化因子。

主要作品:1944年发表的论文。

一、生平简介

美国细菌学家。18771021日生于加拿大新斯科舍哈利法克斯,1955220日卒于美国田纳西州纳什维尔。1887年随做牧师的父亲迁入美国纽约市。1904年毕业于哥伦比亚大学医学院,后到布鲁克林的霍格兰实验室研究并讲授细菌学和免疫学。1913年转到纽约的洛克菲勒研究所附属医院工作,直到1948年退休。

1944年,《实验医学学报(Journal of Experimental Medicine)》发表了艾弗里、麦克劳德、麦卡蒂三人联名撰写的论文。这一年,艾弗里67岁。

1948年,71岁的艾弗里退休,搬到了纳什维尔,与他的兄弟罗伊毗邻而居。

1955年,终身未婚的艾弗里因胰腺癌逝世,他被葬在纳什维尔的奥利华山公墓(Mount OlivetCemetery)。

1948年的诺贝尔化学奖得主阿恩·蒂塞留斯(Arne Tiselius)后来说,在所有理应获得诺贝尔奖但却未获的人中,排名第一的当属艾弗里。

二、主要成就

1928年,英国细菌学家格里菲思(18791941)以R型和S型菌株作为实验材料进行遗传物质的实验,他将活的、无毒的R型(无荚膜,菌落粗糙型)肺炎双球菌或加热杀死的有毒的S型肺炎双球菌注入小白鼠体内,结果小白鼠安然无恙;将活的、有毒的S型(有荚膜,菌落光滑型)肺炎双球菌或将大量经加热杀死的有毒的S型肺炎双球菌和少量无毒、活的R型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体内,结果小白鼠患病死亡,并从小白鼠体内分离出活的S型菌。Griffith称这一现象为转化作用,实验表明,S型死菌体内有一种物质能引起R型活菌转化产生S型菌,这种转化的物质(转化因子)是什么?Griffith对此并未做出回答。

[转载]细菌学家——艾弗里(Avery <wbr>Oswald <wbr>Theodore)
Griffith的肺炎双球菌转化实验

艾弗里在格里菲斯实验的基础上做了许多的改进,而其中最重要的一点,就是他把实验环境从老鼠体内换到了体外的培养皿中。只有在体外进行的实验,才可能设计更好的对照组与更精确的实验设计。

1944年美国细菌学家Avery和他的同事在Griffith工作的基础上,对转化的本质进行了深入的研究(体外转化实验)。他们首先除去S型活菌中大的细胞结构,然后再用蛋白酶消化,与RII型细菌一起涂板生长,假如R细菌被转化了,那就意味着和蛋白质没有关系;他们还用DNA酶处理去除了大的细胞结构的S型活菌,再与RII型细菌一起涂板,假如R细菌被转化了,那就意味着和DNA没有关系。但是,用DNA酶处理后,R细菌不再被转化了。这就说明DNA是细胞内遗传物质的携带者。从而证实了遗传物质是DNA而不是蛋白质。

[转载]细菌学家——艾弗里(Avery <wbr>Oswald <wbr>Theodore)
Avery在体外进行的肺炎双球菌转化实验

这是一个关键性发展,在此以前,一直认为蛋白质是遗传学的基础,而DNA只是蛋白质的一种不怎么重要的附属品。现在看来DNA才是真正的遗传学基础。但是,由于提纯的DNA之中还有0.02%的蛋白质,还有一些人对DNA是遗传物质提出质疑。这一发现直接导致了对DNA的新的钻研,使克里克和沃森发现了它的结构及其复制方式。

艾弗里等人的实验不仅揭开了格里菲思之谜,并且在世界上第一次用实验结果确切地证明遗传基因就在DNA上。从格里菲斯发现转化现象,到艾弗里发现转化与DNA密切相关,中间过去了十六年。

但当时遗传学界的主流观点是蛋白质承担着遗传信息载体的作用,大多数人并不接受艾弗里的发现。

可是,Avery等人在1944年所作的试验和结论,不仅没有使科学界立即接受DNA是遗传物质的正确观点,反而引起了科学界的极大质疑。当时主要有两种代表性的否定意见。第一种认为,即使活性转化因子就是DNA,也可能只是通过对荚膜的形成有直接的化学效应而发生的作用,不是由于它是遗传信息的载体而起作用的;第二种否定意见则根本不承认DNA是遗传物质,认为不论纯化的DNA从数据上看是如何的纯净,它仍然可能有蛋白质残余,说不定这就是有活性的转化因子。

为了证明DNA是遗传物质,Avery和他的同事们又做了大量的工作,他们从粗糙型(即R突变型)品系中分离出一个新的更加粗糙、更加不规则的突变型ER,并且发现从R品系细胞中提取出来的DNA可以完成ERR的转化。这样,就证明了在以往实验中作为受体的R品系本身还带有一种转化因子。这种转化因子能把R品系仍然还具有的一点点残余的合成荚膜的能力转授给那个荚膜缺陷更甚的ER品系。不仅如此,他们还发现,将从S品系(作为供体)提取的DNA加到ER品系(作为受体)中,也能实现ERR的转化。如果把这种第一轮的R转化物抽取一些加以培养,然后再加进S供体的DNA,仍然会出现RS的转化。这些发现彻底否定了“DNA仅仅是在多糖荚膜合成中作为一种外源化学介质进行干扰而导致转化作用的观点。

[转载]细菌学家——艾弗里(Avery <wbr>Oswald <wbr>Theodore)
Avery证明转化因子是DNA的实验

Avery还证明,肺炎双球菌的DNA不但带有编码荚膜形成所需要的信息,同时还带有对青霉素产生抗性的所需要的信息。荚膜的形成和对青霉素的抗性都是由不同的DNA分子控制着。当这些实验结果在一经发表,荚膜转化作用是生理性的而不是遗传性的错误观点便烟消云散了。

针对第二种否定意见,Avery等于先后用蛋白水解酶、核糖核酸酶和DNA酶分别处理肺炎球菌的细胞抽提物。结果表明,前两种酶根本不影响抽提物的生物学效能,但只要一加入DNA酶,转化活性就立即丧失了。这一结果进一步证明了DNA作为遗传信息载体的功能。他们继续对转化因子进行化学提纯。到1949年时,已经能把附着在活性DNA上的蛋白质含量降低到0.02%。 

1943年,德裔美国生物学家、物理学家德尔布吕克(1906-1981),意大利裔美国生物学家卢里亚(1912-1991),美国遗传学家A·D·赫尔希(1908-1997)合作发现了病毒的复制机制。1952年,他们又分别发现在上述复制机制中起决定性作用的遗传物质是DNA。他们因此于1969年获得诺贝尔生理学或医学奖。

这些研究表明:从遗传学观点看,染色体中的蛋白质是多余的;RNA只在那些不含DNA的病毒中起着决定遗传的作用;而大部分生物体内,遗传的功能主要是由DNA承担的。生物舞台上的配角DNA而今一跃成为光彩夺目的主角。

而在艾弗里的论文发表后,还要再过九年,沃森与克里克才通过解析DNA的结构完美地解释了DNA藏有遗传信息的分子基础,让大部分人都接受了DNA是基因的观念。

这一发现标志着现代分子遗传学的建立,生物学一个全新的纪元自此开始。

事实上,艾弗里差点被人遗忘。噬菌体小组在历史上声名显赫,但是成果却很少,与其名声并不相配。在噬菌体小组做出的成果中,最著名的便是赫尔希-切斯实验,比它早了8年的艾弗里实验就受到了排斥。在介绍分子生物学历史的早期著作中,赫尔希-切斯实验被当成了证明DNA是遗传物质的惟一实验。在艾弗里同事们的抗议下,艾弗里实验才被补充进去。直到今天,在教科书中,艾弗里实验与赫尔希-切斯实验仍被一起介绍。其实,二者的重要性并不能相提并论。

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