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1、病毒和噬菌体 的一段纠葛 历史在19世纪L.巴斯德、R.科赫奠 定的基础上，20世纪不断发现新的病原 微生物而且研制了许多卓有成效的治疗 药物。工业微生物学也从制酒、做面包 发展到利用细菌来产生维生素、氨基酸、 甚至还可以利用细菌冶金；但20世纪对 生物学产生巨大影响的主要是病毒和噬 菌体的研究。 病毒学的建立病毒学是20世纪中叶才独立的一个微 生物学的分支学科。1892年伊万诺夫斯基发现过滤性烟草花叶病的 致病因素后，过滤性病毒名称遂被广泛采用。1898年荷兰微生物学 家M.W.拜耶林克根据多年对烟草花叶病毒的研究指出：既然烟草 花叶病的致病因素极易过滤，而且能在被感染的植物组织中增殖， 因
2、此可以肯定这种物质不可能是毒素，很可能是一种具有复制能力 的，较低分子量的分子。因为病毒只能在活组织中生长繁殖，所以 寻找适用的活组织培养方法成为20世纪病毒研究的一项重要任务。 1931年，美国病毒学家E.W.古德帕斯丘和A.M.伍德罗夫提出用鸡胚 作活组织来培养病毒，大大促进了病毒的研究。50年代以后，陆续 建立起研究病毒的定量技术。 1935年美国生物化学家W.M.斯坦利第一个取得病毒的结晶烟 草花叶病毒的结晶。纯病毒的取得促进了对病毒结构的研究。40 年代，借助电子显微镜的观察和化学分析，才认识到病毒是由核 酸和构成外壳的蛋白质组成。50年代,随着分子生物学的进展,一 些病毒的分子结构
3、才得到了阐明。20世纪对如脊髓灰质炎（俗称 小儿麻痹症）、肝炎病毒，特别是乙型肝炎病毒等进行了大量的 研究，分别于50和80年代取得了防疫疫苗。对肿瘤病毒的研究也 取得明显效果。随着这些工作的进展，对病毒的认识得以大为深 化。 基本结构是一个蛋白质的外壳包裹着一条核酸 【初遇】 Ernest Hanbury Hankin在研究印度的霍乱发生时发现恒河里的水能够治疗 霍乱，Ernest 采了恒河的水样。他用当时最好的过滤装置进行过滤，这种 效应不能被过滤掉。他认为恒河的水里有对抗霍乱弧菌的物质，这被认为是 噬菌体和人类的第一次接触。 【怀疑】 1915年，担任Brown Institute fo
4、r Animals 所长的FrederickW.Twort和他的弟弟多 年来都在试图寻找牛痘病毒（vaccinavirus）的变异株。他把天花病毒接种到一个琼 脂培养基上，发现一些细菌菌落显示出透明的样子。他把这些透明的菌落挑到另外一 块干净的培养基上，发现这些细菌也没有再长出菌落。他接着用透明化的菌落去接种 到正常菌落上，发现这些透明化的菌落能够杀死正常的菌落。稀释到100万倍，但是 这些物质仍然能够杀死正常的菌落。特沃特发表了一篇描述这种现象的短文，认为对 他所观察的结果的解释是存在一种酶，能够杀死细菌，杀死细菌后还会产生这种酶。 虽然Frederick不愿意承认这是一种新生物，但是他的工
5、作鉴定出了噬菌体的所有特 性，但是他的工作很快被第一次世界大战中断，没有继续下去。 【相识】 加拿大籍的微生物学家Felix dHerelle 在1915年，法国的一个骑兵中队被一场 严重的志贺菌感染引发的痢疾造成了毁 灭性的打击。FelixdHerelle对患者 的粪便进行过滤，却偶然观察到清楚的 圆点，上面没有长出任何细菌。Felix 跟踪观察一名患者的整个感染过程，发 现患者的病情在感染后开始好转。 Felix在1917年三月发表文章，他比 Frederick更肯定他发现了一种新生物， 这种生物能够感染和杀死细菌。 噬菌体是一种以细菌 为宿主的、比正常病毒 还要小的病毒。从1915年 第
6、一篇关于噬菌体的文 章出现至今的70多年历 史中噬菌体已在分子生 物学的舞台上起了重要 的作用。1915年，英国微 生物学家F.W.特沃特发 表了一篇不引人注目的 文章，题为“超显微病 毒本质的研究”;文章描 述了一个新奇的现象:通 过具有细小孔径的陶瓷 过滤板的稀滤液，只要 有一滴落到试管内的琼 脂上，就可以使琼脂上 的球菌菌落变为透明。 噬菌体的发 现和研究 F.W.特沃特后来在讨论这 一现象时认为有 3种可能： 球菌生活史中，有一个 阶段不能在正常培养条件 下生长；球菌分泌一种 酶，导致它自身的毁灭； 有一种超显微病毒，能 使球菌发生急性“传染 病”。由于第一次世界大 战的影响，研究未能
7、继续 进行。1917年，法国医官 F.H.de埃雷尔提出有一种 看不见的微生物能与痢疾 杆菌发生拮抗作用。他认 为这是一种捕食杆菌的微 生物，并命名为噬菌体。 本质？ 包括著名的比利时免疫学 家J.博尔代在内的许多微生物学 家认为这是由于细菌突变引起的 一种酶的过量生产，使细菌发生 传染性自溶现象。 错误！他们未认清噬菌体的两个不同生活阶段，即在细 菌外的完整形态结构阶段和在细菌内的增殖阶段。他们也不承认 噬菌体是一种有遗传性的物质实体。这实际上是对于是否存在着 介于生命体和无生命体之间的物质这一老问题的新争论。 这实际上是对于是否存在着介 于生命体和无生命体之间的物质这一老问题的 新争论。
8、恰恰是噬菌体这样一种生物的地位和性质，成 为分子遗传学研究的极好材料，著名的果蝇遗 传学家H.J.马勒曾在1921年底预言：“F.H.德 埃雷尔的实体如果是基因,则将给我们一个新 的角度去解决遗传问题,它们可以过滤,能在一 定程度上分离，能在试管中操作,由它们对细 菌的作用而表现出的性质可以研究。但如果把 它看作是基因可能是太急了。” 1922年，荷兰的M.W.拜耶林克根据当时计算出 的噬菌体数量级，认为“噬菌体和蛋白质分子 的大小相当”。法国巴斯德研究所的E.沃尔曼 夫妇起初同意J.博尔代的看法，后来看到T.H. 摩尔根和H.J.马勒对遗传学的新贡献，也接受 了新思想。1925年，他们提出噬菌体最活跃的 要素是含有一种有稳定遗传性的物质，1935年 更明确地定了基因论完全适用于病毒。到40年 代中期，科学家已测出噬菌体的大小和含有以 蛋白质为外壳和以 DNA为核心的化学本质。这 一切都成为噬菌体进入分子生物学的研究领域 的基础。 启示与感悟 1.敬畏自然，他会赠与我们许多东西，但也会叫我们毁灭 2.热切的研究态度 3.对未知事物的好奇与严谨 4.扎实的科学功底及正确的研究方法 5.坚持不懈的意志 科学也不是一蹴而就， 需要历代人的发展。不 要急切不要慌张更不要 因噎废食，这是这段历 史告诉我的。