在人類探索生命奧秘的漫長歷程中,每一個微小的發(fā)現(xiàn)都可能成為推動科學進步的關鍵。1946年6月2日,美國遺傳學家約書亞·萊德伯格在耶魯大學的實驗室里,實現(xiàn)了細菌“雜交”試驗的重大突破,這一成就不僅揭示了細菌遺傳的奧秘,更為后來的遺傳學發(fā)展奠定了堅實的基礎。
在萊德伯格之前,遺傳學的研究主要集中在動植物領域?,F(xiàn)代遺傳學之父孟德爾通過豌豆雜交實驗,揭示了遺傳因子的分離定律和獨立分配定律;摩爾根等人則進一步提出了基因論,并證明了基因連鎖和交換定律在動植界的普遍適用性。然而,對于細菌這一微小生命體,其遺傳機制在當時仍然是一個未解之謎。
萊德伯格作為細菌遺傳學的創(chuàng)始人之一,對細菌遺傳現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣。他意識到,如果能夠揭示細菌的遺傳規(guī)律,將有助于人們更深入地理解生命的本質(zhì)。于是,他開始了細菌“雜交”試驗的探索。
萊德伯格設計的細菌“雜交”試驗,其核心在于將大腸桿菌K-12品系的兩個不同的三重營養(yǎng)缺陷型細胞混合,并觀察其遺傳變化。所謂三重營養(yǎng)缺陷型細胞,是指這些細胞在生長過程中需要三種特定的營養(yǎng)物質(zhì),而它們自身卻無法合成這些物質(zhì)。因此,當這些細胞被混合并涂布在基本培養(yǎng)基上時,只有那些通過遺傳重組獲得完整合成能力的細胞才能生長形成菌落。
細菌遺傳現(xiàn)象
經(jīng)過長時間的觀察和實驗,萊德伯格終于在1946年6月2日首次成功觀察到了少數(shù)原養(yǎng)型菌落的出現(xiàn)。這些菌落的出現(xiàn)意味著兩種不同基因型的大腸桿菌細胞在相互接觸過程中發(fā)生了染色體脫氧核糖核酸的轉移和重組,從而產(chǎn)生了具有完整合成能力的重組體。
為了驗證這一發(fā)現(xiàn),萊德伯格又進行了一系列嚴格的實驗。他排除了回復突變、轉化和互養(yǎng)等可能性,確保了實驗結果的準確性和可靠性。最終,他確信這些原養(yǎng)型細胞確實是由基因重組產(chǎn)生的。
萊德伯格的細菌“雜交”試驗不僅揭示了細菌也遵循著與動植物相同的遺傳規(guī)律,而且開創(chuàng)了細菌遺傳學這一新的研究領域。他的發(fā)現(xiàn)為后來的遺傳學發(fā)展提供了重要的理論支持和實踐指導。
參考來源:中國科學技術館官微、科學網(wǎng)