公元1946年—细菌遗传学

1944年,埃弗里、麦克劳德和麦卡提,证实DNA就是遗传物质的实验,深深震撼乔舒亚· 列德伯格。不过许多生物学家对于以细菌为材料的遗传学研究是否能沿用到人类身上,仍抱持怀疑的态度。尽管如此,以细菌为研究材料仍有许多好处:只需要花费低廉的培养基就能培养细菌;细菌增殖速度快,可缩减实验时间;细菌实验容易操作;细菌的细胞结构简单。

动植物的遗传信息透过垂直传递的方式,由亲本转移到子代身上。而细菌主要的生殖方式是分裂成一模一样两个样的子细胞(二分裂生殖,blinary fission)。长久以来,科学家相信细菌是过于原始的动 物,不适合当作遗传分析的材料。1946年,列徳伯格和他的主要指导教授,耶鲁大学的爱德华.泰顿 发现细菌的遗传物质以基因重组的方式在两个个体间传递,没有亲本及子代之分,这种方式也就是后来所称的水平基因传递(horizontal gene transfer, HGT),为了表扬他们的发现,1958年,时年33岁的 列德伯格和泰顿共同获得诺贝尔奖。后续的研究发现,水平基困传递可发生在许多亲缘关系疏远的细 菌之间,是细菌演化的机制,也是细菌对抗生素发展出抗药性的基础:当一种细菌发展出抗药性,很 快就能把具有抗药性的基因传递给其他种类的细菌。

水平基因传递有三种主要模式,可发生于同种或不同种细菌之间:列德伯格和泰顿于1946年发现细菌与细蓟间的接合作用(con」ugacion); 1950年发现的病毒(噬菌体)与细菌的传导作用(transduction),致使列德伯格与其妻开始进行遗传工程的研究,他的妻子艾瑟.列德伯格就是一名出色的细菌遗传学家;以及DNA自由传递的转形作用(transformation)。列德伯格可谓微生物遗传学界的主导力量,分子生物学的奠基者,对人工智能怀抱远见,同时也在太空探险时代,当人类担心微生物造成污染时,站出来替微生物发声。