科学时光机 | 细菌遗传学的由来

在人类探索生命奥秘的漫长历程中，每一个微小的发现都可能成为推动科学进步的关键。1946年6月2日，美国遗传学家约书亚·莱德伯格在耶鲁大学的实验室里，实现了细菌“杂交”试验的重大突破，这一成就不仅揭示了细菌遗传的奥秘，更为后来的遗传学发展奠定了坚实的基础。

在莱德伯格之前，遗传学的研究主要集中在动植物领域。现代遗传学之父孟德尔通过豌豆杂交实验，揭示了遗传因子的分离定律和独立分配定律；摩尔根等人则进一步提出了基因论，并证明了基因连锁和交换定律在动植界的普遍适用性。然而，对于细菌这一微小生命体，其遗传机制在当时仍然是一个未解之谜。

莱德伯格作为细菌遗传学的创始人之一，对细菌遗传现象产生了浓厚的兴趣。他意识到，如果能够揭示细菌的遗传规律，将有助于人们更深入地理解生命的本质。于是，他开始了细菌“杂交”试验的探索。

莱德伯格设计的细菌“杂交”试验，其核心在于将大肠杆菌K-12品系的两个不同的三重营养缺陷型细胞混合，并观察其遗传变化。所谓三重营养缺陷型细胞，是指这些细胞在生长过程中需要三种特定的营养物质，而它们自身却无法合成这些物质。因此，当这些细胞被混合并涂布在基本培养基上时，只有那些通过遗传重组获得完整合成能力的细胞才能生长形成菌落。

细菌遗传现象

经过长时间的观察和实验，莱德伯格终于在1946年6月2日首次成功观察到了少数原养型菌落的出现。这些菌落的出现意味着两种不同基因型的大肠杆菌细胞在相互接触过程中发生了染色体脱氧核糖核酸的转移和重组，从而产生了具有完整合成能力的重组体。

为了验证这一发现，莱德伯格又进行了一系列严格的实验。他排除了回复突变、转化和互养等可能性，确保了实验结果的准确性和可靠性。最终，他确信这些原养型细胞确实是由基因重组产生的。

莱德伯格的细菌“杂交”试验不仅揭示了细菌也遵循着与动植物相同的遗传规律，而且开创了细菌遗传学这一新的研究领域。他的发现为后来的遗传学发展提供了重要的理论支持和实践指导。

参考来源：中国科学技术馆官微、科学网