人所不知的Avery实验内幕知识

                                                周慕瀛2010.07.02.
    Avery实验[Avery, O.T., MacLeod, C.M.& McCarty, M. Studies on the Chemical nature of the substance inducing transformation of Pneumococcal types. J.Exp.Med.,1944, 79:137~158]是确认基因是DNA的经典实验。但是它同时也应该是核实孟德尔因子也即基因是否是决定性状（即遗传）因子的关键实验。由于此前不知道基因具体是什么物质，所以对基因是否是决定性状的因子从来没有用实际化学过程来核实过。而当初基因作为决定性状的因子只是孟德尔用来对其豌豆杂交结果给予合理解释而提出的一种假设因子，理应在被确认为某物时回归到事实中核实其确实有决定性状的功能才行。
   实验中肺炎球菌IIIS型有关多糖荚膜的DNA进入IIR型细菌后使该菌转化成了IIIS型细菌。这是无须争议的。由于当时对DNA认识不足又经过几年DNA才被确认为基因载体。既然确认了，核实工作理应考虑了。特别是在Avery实验中，DNA是否是决定性状（即遗传）的因子还是有疑问的。因为实验中DNA只是在进入菌体后才有性状产生，并不是DNA在细菌培养基内就造成性状的。也就是说菌体内因子与基因合作共同造成性状的可能性无法排除。
   荚膜性状产生的原因分析在逻辑上只有2种可能。第1种：不管具体机理是什么，总之是DNA独自耗能出力经历一系列步骤最终导致了多糖荚膜产生。这就像木匠打造椅子一样，就木匠一个原因。这样DNA就是决定性状的因子。第2种：DNA独自根本无法导致多糖荚膜产生，必须有菌体内因子与其合作才能导致多糖荚膜产生。比如说，很多人认为DNA很像蓝图。那么有可能DNA只是个像图纸或模板那样的工具为R菌体所利用制造了荚膜。过程中DNA没有过任何主动行动，真正的制造者在R菌体内。这就像一张书桌的图纸送进了木工房，它是导致木匠造出这一规格书桌的唯一原因，没有它木匠根本不会去造它。但并不是决定书桌出现的唯一原因，而只是因子之一。决定书桌出现的因子是木匠及图纸两者。若是这种情况DNA怎么能算是唯一的遗传物质呢？如果我们的祖先连制造性状的制造者（"木匠"）都不遗传给我们，（作为生物的）我们怎么活？怎么制造我们的细胞、我们的机体？我们还算是生物吗？
   如今的分子生物学已经完全掌握了有关知识，DNA与性状的关系人人可以去核实。实际情况是：DNA在菌体内被当作模板先由转录酶（耗能做功以3'、5'-磷酸二酯键）制造出mRNA，该mRNA与菌体内的rRNAs、tRNAs及ribozymes合作（以肽键）制造出了与荚膜多糖有关的酶，最终荚膜产生了。
   结论是：Avery实验不仅告诉人们DNA是造成细菌转型的物质，而且当我们把转型过程中分子的作用完全搞清楚时，该实验的内幕证明DNA只是决定性状的因子之一。
   同时我们也看到了与DNA合作产生性状的另一个因子，那就是转录酶（系）。分子生物学告诉我们，细胞全部性状的产生都依赖（基因组）DNA被细胞的转录酶（系）启动转录。此后细胞便进入因果连续性的自动进行到底的转录周期。一切性状也相继循序出现。最终是2个子代细胞诞生。可见这另一个因子是以转录酶为基本成分，所有导致转录周期自动完成的影响转录的分子都属于该体系。每个物种的转录酶系与其基因组DNA是适配的，这就是说，与基因组一样转录酶系也有物种特异性。每个物种的克隆细胞系如下：
1细胞→2细胞→4细胞→8细胞→16细胞→……→2ⁿ细胞
每个细胞的DNA都由转录开始其一代的生命过程，所以上式的分子生物学过程是：
   1（D+转）→2（D+转）→4（D+转）→8（D+转）→16（D+转）→……→2ⁿ（D+转）
式中"D"代表基因组DNA，"转"代表转录酶系。该式表明1（D+转）制造成了2（D+转），也即（D+转）是能自复制的。复制的过程也就是遗传的过程，正是有了2套（D+转），也就有了2个细胞，每个细胞都得到了一套（D+转）。决定性状的物质与自复制物质以及遗传物质是三位一体的。也就是说，凡是能自复制的物质，既然1个成了（≥）2个，新的不正是旧的遗传的吗？既然是一样的物质，哪能不具有一样的性质？一样的派生或衍生能力，在一样的环境中，当然决定了一样的性状。反观DNA，它自己是无能复制的。人们根据DNA分子模型能得到的只是：DNA具有很好的正、负版本的可复制性。但那就相当于照相底片与照片有准确的可复制性一样，复制是要动手的、要耗能、要做功的。复制照片要靠翻拍设备来完成。复制DNA要靠转录酶来完成。难道人们忘了怎样做PCR（polymerase chain reaction，多聚酶链反应）了吗？没有外源多聚酶能做PCR吗？
  克雷格·文特尔等（J.Craig Venter et al: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science, Published online May 20 2010)仅仅合成了蕈状支原体（Mycoplasma mycoides）的DNA，就说自己创建了人工生命。实际上与Avery实验后认为DNA是唯一遗传物质是犯了同样的错误。当今有些学者也不同意克雷格·文特尔的说法，也指出他仍要依赖原有的生命[指受体细胞山羊支原体（Mycoplasma capricolum）]。但是这些学者实际上是没有理由批评克雷格·文特尔的，因为克雷格·文特尔无非与他们一样认为DNA是唯一的遗传因子。既然DNA是唯一的决定性状的因子，那么整个细胞就是它的产物(因为全部性状的总和正是细胞本身)。有了DNA就会有细胞，就会有生命。至于说需要受体细胞，那可以解释为婴儿需要衣服、被褥、床、房子一样，那只是派生物预供罢了。只要确定是人制造了一切（衣服、被褥、床、房子），婴儿依赖亲代的预供并不能否定"人制造了一切"。问题是DNA能制造性状吗？亲代的DNA能制造转录酶吗？转录酶是亲代的预供吗？