有关“艾弗里实验”的讨论

1 教材：如何表述艾弗里实验

1.1部分高校教材[东北师范大学教育科学学院（130024） 邓过房]

《生物化学》（王镜岩等主编）（2002年9月第3版下册，第506页）：1944年，Avery O T通过实验证明，使无荚膜的肺炎球菌产生荚膜的转化因子是DNA。他从加热杀死的S型菌中提取出DNA，经过反复纯化，仍然保持转化活力。用蛋白酶和核糖核酶处理都不会使其失活，但若用脱氧核糖核酸酶分解DNA，则转化活力随即消失。

《普通生物学》（陈阅增主编）(2010年1月，第3版，第271页)：导致R型细菌转化为S型细菌的转化因素究竟是什么物质？这个问题是1944年由艾弗里和他的同事们的出色研究所解决的。他们从活的S型细菌的抽提物中分离出DNA、蛋白质和多糖类物质，将上述每一组分分别与活的R型细菌混合，悬浮在培养液中。（这个版本的我没有）

《普通生物学》（吴相钰主编）(2005年1月，第2版，第251页)：导致R型细菌转化为S型细菌的转化因素究竟是什么物质？这个问题的解决是1944年由Oswald Avery和他的同事们的出色研究。他们从活的S型细菌的抽提物中分离出DNA、蛋白质和多糖类物质，将上述每一组分分别与活的R型细菌混合，悬浮在培养液中。

《基础生命科学》（吴庆余编著）（2006年5月第2版，第134～136页）：这种生物分子或遗传物质是什么呢？在美国纽约洛克菲勒研究所工作的Osward Avery立刻敏感地抓住了这一问题，他反复进行类似Griffith的转化实验。Avery将加热杀死的S型肺炎链球菌中的蛋白质用有机溶剂除去，再加入到无害的R型肺炎链球菌中，结果发现，无害的R型肺炎链球菌仍能转化为有害的S型肺炎链球菌。对加热杀死的S型肺炎链球菌各种生物化学成分的酶解实验也证明，蛋白质和RNA是否水解与转化无关，但DNA是否水解则可以控制转化的成败。 [注：这个对艾弗里实验的介绍思路和艾弗里原文的实验思路是比较接近的]

《遗传学》（刘祖洞）（1991年4月第2版下册，第83页）：Avery和他的同事经过10年工作，在离体条件下完成了转化过程，而不是在活体中。他们把DNA，蛋白质和荚膜物质从活的S型细菌中抽提出来，把每一成分跟活的R型细菌混合，悬浮在合成培养液中。

《现代遗传学》（赵寿元，乔守怡主编）（2001年8月第1版，第17页）：S型细菌的转化因素是什么物质？是多糖、蛋白质还是DNA？艾弗里（Osward Avery）等人（1944）从S型细菌中分别抽提出DNA、蛋白质和荚膜物质，并把每一种成分同活的R型细菌混合，悬浮在合成培养液中。 

1.2部分高中课标教材《遗传与进化》[广东省封开县江口中学（526500） 陶勇]

人教版(2009年11月第二版第43～44页)：这种转化因子究竟是什么物质呢？为了弄清楚转化因子，艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定。他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细菌才能够转化为S型细菌……（图3-3艾弗里证明DNA是遗传物质的实验）。

苏教版（2005年6月第2版第54页）：在纽约洛克菲勒研究所工作的化学家艾弗里（O.Avery），敏感地发现这是一个解决“什么是遗传物质”问题的好实验（注：指格里菲思的实验）。1944年，他反复采用两种肺炎球菌进行格里菲思的球菌转化实验，发现使R型球菌转化为S型球菌并不需要S型球菌的完整细胞。经过化学分析，他发现构成S型球菌的DNA、蛋白质和多糖等物质中，是DNA使球菌的致病性发生了转化。

浙科版（2005年8月第一版第51页）：从活的S型菌中抽提ＤＮＡ、蛋白质和荚膜物质，分别与活的Ｒ型菌混合，并进行悬浮培养。

中图版(2004年6月第1版，第64～65页)：[资料2]美国科学家艾弗里(O.Avery,1877-1955)等在前人研究的基础上进行了体外转化实验（图 3-1-3）……艾弗里对S型菌的组成物质分离提纯，通过体外转化实验，分别进行观察，证明了DNA是具有转化作用的遗传物质…… 

2 教材对艾弗里实验的表述符合事实吗[云南师大附中大理分校（671000）  刘永生]

2.1  艾弗里实验的过程

艾弗里等在1944年发表了

《Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III》的论文。

该论文提到的实验思路是：“从细胞粗提取液中分离、纯化有活性的转化因子；然后鉴定转化因子的性质，或者至少获得足够的描述性信息将转化因子归于某类已知化学物质之列”艾弗里等采用如下方式分离、纯化有活性的转化因子：用化学或酶方法去除S型细菌提取液（该提取液具有转化能力）中的某种成分，然后检测去除该成分的S型细菌提取液是否仍具有转化能力。如果去除某成分后仍保持转化能力，则去除的成分不是转化因子；如果去除某成分后丧失了转化能力，则去除的成分是转化的必须成分。通过不断地去除各种成分，从而得到相对纯净的“转化因子”。得到纯化的“转化因子”后，艾弗里对其进行了鉴定，确认转化因子就是DNA。艾弗里等1946年发表了另一篇论文表明：将纯化的转化因子用DNA酶处理，然后再进行转化实验，结果DNA酶处理后的转化因子不再具有转化活性。

2.2  对国内教材中有关内容的质疑

国内几乎所有的生物学教材，不论大学的还是中学的，大致都是这样表述Avery等的实验：对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定。将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现，只有加入DNA，R型细菌才能够转化为S型细菌。

这样的表述与原论文所述实验不符。艾弗里的原始实验并没有逐一分析S型细菌中的各种成分，原论文没有提及蛋白质和多糖的分离、提纯工作，而且在论文的预处理方法部分采取了“去除蛋白质和荚膜多糖”步骤，后续实验是在去除了S型细菌的蛋白质和多糖的基础上进行的。

我认为，经典实验的具体操作过程对于普通的受教育者而言可能不好理解，教科书在编写过程中对经典实验进行“科普化”处理是必要的，但不应该背离经典实验的设计思路。

3 涉及艾弗里实验的高考试题 [内质网]

3.1  1986年全国高考第三题

己知有荚膜的肺炎双球菌引起动物致死性肺炎,无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。请仔细阅读下列实验过程和结果:

1）注射有荚膜菌→使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌

2〉注射杀死的有荚膜菌→对动物无害→动物体内不出现有荚膜菌

3)注射无荚膜菌→对动物无害→动物体内出现无荚膜菌

4)注射无荚膜菌加杀死的有荚膜菌→使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌

                                                                       ↓培养

                                                                 后代有荚膜菌→使动物死亡  

         注射                                  

5)注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌提取的DNA  →使动物死亡→动物体内出现有荚膜菌

                                                                                                 ↓ 培养

                                                                                          后代有荚膜菌  →使动物死亡

                                                                                                                    注射

6）注射无荚膜菌加由杀死的有荚膜菌提取的蛋白质→对动物无害→动物体内出现无荚膜菌

      根据以上实验结果，可以说明：                          

答案：注射无荚膜菌加杀死的有荚膜菌,可使无荚膜菌转化为有荚膜菌。DNA可使无荚膜菌转化为有荚膜菌。DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。

3.2  2009广东高考第9题

艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是

遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是         

A.重组DNA片段，研究其表型效应

B.诱发DNA突变，研究其表型效应

C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应

D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递

答案：C

3.3 2008年江苏高考第8题

某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是                                   

A.存活、存活、存活、死亡               B.存活、死亡、存活、死亡

C.死亡、死亡、存活、存活               D.存活、死亡、存活、存活

答案 ：Ｄ

    从上面的实例看，高考试题对艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验的观点与教材类似。但

仅从测试的角度看，没有争议。

4 讨论

饶 毅 [北京大学生命科学院]教材表述时，稍不准确。意思没有错，细节不是原来经典实验真正做的，是用现代的眼光来理解原来的实验。这位云南的老师（刘永生）阅读了1944年英文版的论文原文。我相信，很多大学老师没有读过原文。我们正在推动学习经典论文，通过当时的场景，理解科学的发展，而不是简单地学习结论。（摘编自饶毅的博客）

方舟子  刘老师的说法是对的。可参看本人在《寻找生命的逻辑——生物学观念的发展》（2005年版，上海交大出版社出版）。（摘编自方舟子的博客）

刘宏光 [河北省承德市丰宁满族自治县第一中学（068353）]看到《互动平台》网上讨论区发起的有关“艾弗里实验”的讨论，拜读了刘永生老师和北京大学生命科学院院长饶毅等人的观点，使我更加坚定了自己的看法，我去年以来存在的对教材的怀疑是正确的。希望教材编写专家对此进行考证。我们注重生物实验探究的结果，更要尊重生物实验的历史探究过程。

夏献平  本话题得到了很多中学教师的响应和学科专家的回复。东北师大在读硕士生邓过房为相关资料的搜集做了大量的工作。特别值得一提的是，人教育出版社的谭永平先生也给予了特别的关注。他认为，人民教育出版社将认真研究和慎重考虑这一意见。（《中学生物教学》2010年第5期互动稿）