2024年1月21日发(作者：)

自然杂志　第３４卷第２期　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ　０２５３－９６０８．２０１２．０２．Ｏ１１　科学人物　细菌遗传学之父　乔舒亚・莱德伯格　郭晓强　讲师，解放军白求恩军医学院生化教研室，石家庄０５００８１　关键词　莱德伯格　细菌遗传学　空间生物学诺贝尔奖　１９００年孟德尔遗传定律的重新发　格父母都是犹太人，父亲泽维（Ｚｖｉ　现标志着遗传学的诞生，２０００年人类　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ）是一位正统的犹太牧师，母　基因组计划草图完成则标志着遗传学　亲伊斯特（Ｅｓｔｈｅｒ　Ｓｃｈｕｌｍａｎ）是一位家　达到一个新高度。在１００年时间内，遗　庭主妇，他们都于１９２４年从以色列移　传学经历了经典遗传学、生化遗传学、　民到美国。家庭背景对幼时的莱德伯　微生物遗传学、分子遗传学一直到今天　格影响巨大，在谈及自己父母时，莱德　的基因组遗传学等多个发展阶段，研究　伯格非常自豪，认为父亲是一个理想主　对象也从最初的高等生物（果蝇和玉米　义者，而母亲是一位英雄的化身，因为　等）到微生物（真菌、细菌、病毒等），再　在父亲长期患病期间，母亲付出极为艰　到高等生物（小鼠等），一直到今天临床　辛的劳动并使全家紧紧团结在一起，这　上的广泛应用（以人为研究对象的医学　种环境塑造了莱德伯格独立和坚强的　遗传学）。遗传学之所以取得迅猛发展　性格。莱德伯格６个月大的时候，全家　和巨大成就，这与百年来许多伟大科学　搬到纽约市，在这里莱德伯格度过自己　家的重大发现密不可分，由于在细菌遗　的童年［１。］。父亲最初希望莱德伯格能　传学领域的开创性和基础性研究而被　追寻自己足迹，从事宗教方面的工作，　誉为“细菌遗传学之父”的美国科学家　莱德伯格却在很小时就对科学充满了　乔舒亚・莱德伯格（Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ）　极大兴趣。７岁时在家庭作业中，莱德　是其中最著名的一位。他几乎一个人　伯格提及自己理想是能像爱因斯坦（犹　就奠定了整个细菌遗传学的基础，年仅　太科学家典范）一样发现科学中的一些　２１岁就发现细菌有性生殖（结合现　新理论。父亲和儿子最后达成一致：科　象），从而使细菌和高等生物一样成为　学可启迪人生和发现自然界的奥秘，因　遗传学研究模式生物之一。此外，他在　此值得作为人生目标追求。根据莱德　细菌转导、噬菌体及质粒等方面的发现　伯格回忆，引导他一生奋斗的信条是　为基因工程出现及迅猛发展奠定了理　“对科学永不消失的兴趣，通过科学可　论基础，在细菌遗传学实验研究中所发　获得对人类起源、背景及目的的理解，　明的一些方法在今天仍在广泛应用，３３　从而提供动力来摆脱人类饥饿、疾病及　岁时就荣获诺贝尔生理学或医学奖也　说明了这位科学家的伟大。　死亡的自然命运”。　莱德伯格被认为是一个“早熟的年　人小志大　轻人”，从小就非常聪明，并且性格开　朗、活泼、好奇心强、乐观向上，这使他　１９２５年５月２３日，莱德伯格出生　对未知世界充满极大好奇，同时也展示　于美国新泽西州东北部的蒙特克莱尔　出极高的科学天赋。１９３８年，莱德伯　（Ｍｏｎｔｃｌａｉｒ），他是家中长子。莱德伯　格进入纽约市著名的斯图佛特高中　乔舒亚・莱德伯格（１９２５　２００８）　（Ｓｔｕｙｖｅｓａｎｔ　Ｈｉｇｈ　Ｓｃｈｏｏ１），该学校有　“诺贝尔奖摇篮”之称，先后培养出包括　莱德伯格在内的６名诺贝尔奖获得者。　莱德伯格在这所学校逐渐展现出对复　杂问题极高的分析能力，并且拥有与众　不同的洞察力及令人吃惊的创造思维　能力。莱德伯格在业余时间总喜欢思　考一些独特的题目，提出的问题常常使　老师感到难堪，以至于后来老师与莱德　伯格达成一项秘密协议——只要莱德　伯格不问太多“千奇百怪”的问题，他就　可坐在教室后面做自己喜欢做的事情，　这使莱德伯格拥有更多自由的学习时　间。　莱德伯格在高中阶段阅读了大量　科普著作，如《生命科学百科全书》、《生　理化学导论》等。在所有科学门类中，　莱德伯格对生物学最感兴趣，这可能是　促使他从事生命科学的一个重要原因。　对莱德伯格影响最大的是１９２６年出版　的《微生物学猎手》一书，该书描写了巴　斯德和柯赫等早期细菌学家们的成就，　认为他们在改善人类生活方面做出了　英雄式探索，莱德伯格认为这本书将自　己的一生引导到医学研究之中。莱德　伯格还有幸参与了由美国著名科学实　验室学会主办的一项科学计划，该计划　鼓励高中生从事科学探索，莱德伯格有　机会在放学及周末时间进行细胞化学　实验（研究细胞组分之间结构关系和相　互作用）。这些经历对莱德伯格动手能　力培养有显著帮助，他学会了组织制备　・１　１９・　

Ｐｏｒｔｒａｉｔｓ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏ１３４　Ｎｏ．２　．及甲醛使用、组织染色、应用显微镜观　察细胞结构。实验过程中，莱德伯格对　植物细胞核仁（富含核酸）化学特征产　生了浓厚兴趣，这是莱德伯格第一次接　触核酸，虽然此时尚不知这种物质有何　生理作用。　崭露头角　１９４１年，１５岁的莱德伯格就以最　优异成绩从斯图佛特高中毕业，并获得　学校附近哥伦比亚大学的一份奖学金，　从而开始医学预科班学习。莱德伯格　选择哥伦比亚大学是受到该校两位伟　大科学家——摩尔根（Ｔｈｏｍａｓ　Ｈｕｎｔ　Ｍｏｒｇａｎ）和威尔逊（Ｅｄｍｕｎｄ　Ｂｅｅｃｈｅｒ　Ｗｉｌｓｏｎ）的影响，他们在哥伦比亚大学　分别建立了遗传系和细胞生物学系，两　位大师的风采吸引着莱德伯格的到来。　莱德伯格最早的想法是成为一名医生，　当时进入医学预科班学习被认为是成　为医生的常规途径，然而莱德伯格最终　成为了一名遗传学家。　在哥伦比亚大学，对科学研究有浓　厚兴趣的莱德伯格从一开始就显示出　在研究方面的巨大潜力。莱德伯格的　专业为动物学，学习之余在组织学实验　室获得一份研究工作，主要研究有丝分　裂的细胞生理学和应用遗传学方法分　析细胞生物学问题。对莱德伯格将来　巨大科学成就有重大帮助的是赖安　（Ｆｒａｎｃｉｓ　Ｒｙａｎ，１９１６—１９６３）教授。赖　安是著名遗传学家塔特姆（Ｅｄｗａｒｄ　Ｌａｗｒｉｅ　Ｔａｔｕｍ，１９０９　１９７５）的学生，而　塔特姆与同事比德尔（Ｇｅｏｒｇｅ　Ｗｅｌｌｓ　Ｂｅａｄｌｅ，１９０３　１９８９）使用红色面包霉　突变体为材料研究基因对代谢的调控　作用，于１９４１年提出著名的“一个基因　一个酶”假说，开创了生化遗传学领域。　生化遗传学在当时处于遗传学的前沿　领域，赖安接受了该方面的系统训练，　１９４１年来到哥伦比亚大学组建生化遗　传学实验室，自己开始了独立研究。　１９４２年，莱德伯格与赖安相遇，一　方面被赖安的个人魅力所吸引，另一方　面被新出现的生化遗传学所俘获，因此　莱德伯格在赖安的实验室成功得到一　・　１２０・　个研究职位，毕业后还成为赖安教授的　研究生。赖安教授对莱德伯格的影响，　远远超出一个导师的作用，可称为终身　的良师益友。赖安本人在遗传学研究　对象和方法学上形成了巨大创新，这使　莱德伯格很快就喜欢上遗传学研究。　尽管莱德伯格对科研充满兴趣，但　却不想将此作为职业，而仅仅是爱好，　当时主要还是想成为一名医生，因此将　更多时间花费到医学培训上。１９４３—　１９４５年，由于第二次世界大战的原因，　莱德伯格暂时中断大学学习，开始到美　国海军服役，在长岛圣奥尔本海军医院　完成医学预科课程，期间莱德伯格还在　医院担任看护兵，为海军士兵进行疟疾　的血液学和粪便检查。１９４４年，年仅　１９岁的莱德伯格以优异成绩从哥伦比　亚大学毕业，并获动物学学士学位。为　了更好成为一名医生，莱德伯格打算攻　读医学博士学位，因此开始哥伦比亚大　学临床学院研究生的学习，但此时一项　重大科学发现完全改变了莱德伯格的　人生轨迹。　一鸣惊人　１９４４年１月，美国微生物学家艾　弗里（Ｏｓｗａｌｄ　Ａｖｅｒｙ）和同事发表了～　篇具有里程碑意义的论文＿３］，这篇文章　证明ＤＮＡ就是引起肺炎球菌转化（肺　炎球菌由不致病Ｒ型变为致病ｓ型称　为转化）的因素，由于转化后的ｓ细菌　可将致病性遗传，这也就意味着作为转　化因素的ＤＮＡ是一种遗传物质，这项　发现极大激发了莱德伯格对遗传学的　兴趣＿４］。尽管艾弗里的发现在当时受　到一些科学家的质疑，但莱德伯格是最　早意识到这项发现重要性的科学家之　一，他认为这项发现揭示了基因的化学　特征，而基因研究是解开生命奥秘最令　人兴奋的一把钥匙。这个重大事件使　莱德伯格对他的人生规划做出了重大　调整，由于他已具备生化遗传学的一些　知识，因此将研究重点迅速由临床医学　转向遗传学。　莱德伯格最早决定在红色面包霉　中寻找ＤＮＡ介导的转化现象，他获得　了亮氨酸合成缺陷突变体，并以此突变　体为研究材料。遗憾的是这个实验最　终失败了，因为突变的红色面包霉部分　自发回复到野生型，可在缺乏亮氨酸培　养基上生长。莱德伯格证明这种现象　是由自发突变引起，并且突变和回复具　有等位效应，这意味着它们发生于红色　面包霉染色体相同位置。莱德伯格将　这一结果发表在他的第一篇论文［５　中，　论文中莱德伯格将回复突变的面包霉　称为原养型（ｐｒｏｔｏｔｒｏｐｈ），该词在今天　微生物遗传学中仍被广泛使用，更重要　的是论文中莱德伯格引进了一种原养　型回复技术，这为突变体筛选带来极大　便利。　莱德伯格并没有因为失败而气馁，　相反开始构思更大的科学目标，他打算　使用原养型回复技术在细菌中寻找遗　传重组，以测试细菌是否存在交配现　象，如果这种假设成立则意味着细菌也　可作为遗传学研究材料。莱德伯格接　受的正统医学教育及当时主流微生物　学界都持有一种观点，那就是细菌为低　等生物，主要通过分裂来产生两个完全　相同的后代，不可能存在遗传重组，这　就意味着不可能应用经典遗传学杂交　实验和比较分析来研究细菌遗传规律，　然而该观点在１９４５年还没有经过严格　实验证明，部分科学家对此持否定观　点，莱德伯格就是其中之一。艾弗里研　究已证实细菌在遗传学方面远比人们　想象的复杂，它们也有清晰的基因，这　和莱德伯格曾经研究的红色面包霉和　疟原虫等较高等生物没有任何差异，这　更加坚定了莱德伯格寻找细菌存在有　性生殖行为的决心。莱德伯格的想法　对当时传统观念而言是一个重大挑战，　如果最终证明正确，将对遗传学发展具　有极大的推动作用，因为细菌繁殖力远　比果蝇和玉米甚至红色面包霉更强，且　结构简单，这将使遗传学研究更加　便利。　为了验证这种想法，莱德伯格选择　大肠杆菌作为研究对象，并使用和红色　面包霉研究相似策略获得两种营养缺　陷突变体，分别为亮氨酸合成缺陷型　

自然杂志　第３４卷第２期　（该突变体在缺乏亮氨酸培养基上无法　生长）和脯氨酸合成缺陷型（该突变体　在缺乏脯氨酸培养基上无法生长），随　后进行杂交实验以寻找重组体。莱德　伯格将两种突变体混合，然后将其放在　缺乏亮氨酸和脯氨酸的培养基上培养，　由于单独突变体都无法生存，因此生存　下来的细菌则意味着可以合成两种氨　基酸，这也就说明发生了遗传重组。最　终结果却令人非常失望，在选择培养基　上生存的细菌数量非常稀少（不到总量　的１Ｏ。），这和细菌自发回复突变的比　率接近，根本无法证明细菌问发生了遗　传重组。后来证实莱德伯格实验失败　是由于所选用的大肠杆菌菌株为Ｆ因　子缺陷型，它们不可能交换遗传物质，　故也无法进行遗传重组。　莱德伯格仍坚信自己的想法正确，　只是无法确定失败原因，他决定进行更　深入研究。为了帮助自己的学生打破　这个僵局，赖安向莱德伯格推荐自己导　师塔特姆。赖安了解到塔特姆已从红　色面包霉转向细菌研究，并利用诱导突　变方法获得大量营养缺陷突变体，莱德　伯格可充分利用塔特姆细菌遗传学方　面的经验以及细菌突变体方面的财富。　在赖安推荐下，１９４６年３月底莱德伯　格加入耶鲁大学塔特姆实验室，并迅速　开始着手进行他后来才意识到的“风险　实验”来证实最初猜想。　在塔特姆实验室，莱德伯格选择大　肠杆菌Ｋ１２菌株为研究对象，这不同　于莱德伯格早期使用的菌株。事实证　明他的选择非常幸运，因为Ｋ１２菌株　中恰好含有介导ＤＮＡ转移的Ｆ因子，　而早期科学家使用的大肠杆菌菌株缺　乏该因子。莱德伯格将两种双突变　Ｋｌ２菌株（一种丧失合成生物素和亮氨　酸的能力，另一种丧失合成苏氨酸和脯　氨酸的能力）混合，使用选择培养基（缺　乏以上四种营养物质）从后代中筛选到　远比自发突变率数量高很多的大肠杆　菌，所获得细菌还可以将这种生存能力　稳定遗传给下一代。研究还发现能够　获得在选择培养基上生存的细菌只有　通过两种突变菌混合才能实现，单独突　变菌培养无法得到，这个结果进一步说　明野生菌是两个亲代细菌通过杂交得　到的产物，而不是回复突变的结果。将　以上结果结合在一起，莱德伯格确定细　菌间可交换遗传物质，并将该过程称为　结合（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ），结合现象的发现从　根本上推翻了细菌不存在遗传重组的　观点。莱德伯格于１９４６年６月２日第　一次观察到大肠杆菌遗传重组，而完成　这个重大发现只用了６周时间。　１９４６年７月，冷泉港实验室举办　了第一届微生物遗传学研讨会，这次会　议集中了当时世界上最优秀的微生物　遗传学家，如塔特姆、卢里亚（Ｓａｌｖａ　Ｌｕｒｉａ，１９６９年诺贝尔生理学或医学奖　获得者）、利沃夫（Ａｎｄｒｅ　Ｌｗｏｆｆ，１９６５　年诺贝尔生理学或医学奖获得者）、莫　诺（Ｊａｃｑｕｅｓ　Ｍｏｎｏｄ，１９６５年诺贝尔生　理学或医学奖获得者）、赫尔希（Ａｌｆｒｅｄ　Ｈｅｒｓｈｅｙ，１９６９年诺贝尔生理学或医学　奖获得者）、艾泊如斯（Ｂｏｒｉｓ　Ｅｐｈｒｕｓ—　ｓｉ）、博纳（Ｄａｖｉｄ　Ｂｏｎｎｅｒ）等，可以说是　一次著名科学家的盛会，在这次会议上　的报告影响将非常重大。塔特姆在汇　报完自己的工作后，“违反规定”的安排　莱德伯格将几周前刚刚得到的有关细　菌遗传重组的研究结果做了报告［６］。　这个中间穿插的报告在当时立刻带来　一场风暴，所有著名科学家都对莱德伯　格的发现给予极高评价，他们说对细菌　而言唯一的遗憾是缺乏有性生殖，而这　个遗憾现在被一个２１岁研究生所弥　补，这将意味着不久将来细菌将成为遗　传学研究的重要材料。当然会上也有　一些科学家对此提出质疑，尤其是利沃　夫，但最终这个结论被大多数科学家所　接受。莱德伯格后来回忆到热烈、开放　的讨论使这个发现被大家很快接受，其　速度远比在一篇科学论文被接受时间　要快＿７］。莱德伯格后来又以“大肠杆菌　中的基因重组”为题在Ｎａｔｕｒｅ上发　表ｌ８］，奠定了自己在细菌遗传学领域的　重要地位，而当时莱德伯格才刚刚２１　岁，比沃森提出ＤＮＡ双螺旋模型时　（２５岁）还要年轻，在以实验为主的生　命科学界如此年轻就名声大振非常　科学人物　竿见。　尽管莱德伯格最初想法仅仅是在　耶鲁大学工作几个月，然而他却在这里　进行了一年多时间的研究并最终获得　理学（微生物学）博士学位。就在预计　回到哥伦比亚大学的前几天，年仅２２　岁的莱德伯格获得威斯康星大学遗传　学的一个助理教授职位。尽管担心会　因此远离医学，但这为莱德伯格提供了　一个研究基础遗传学的全职机会，因　此，很快接受这个任命，没有回到哥伦　比亚大学。　乘胜追击　在威斯康星大学，莱德伯格开始了　自己独立的科研道路，这次他决定全面　系统研究细菌中的遗传重组现象。莱　德伯格建立了一个小型实验室，并开始　招收博士生，其中津德尔（Ｎｏｒｔｏｎ　Ｄａ—　ｖｉｄ　Ｚｉｎｄｅｒ，１９２８）对莱德伯格的贡献　最为突出。津德尔是莱德伯格的校友，　１９４７年从哥伦比亚大学毕业并获得生　物学学士学位，第二年在赖安教授推荐　下来到威斯康星大学跟随莱德伯格进　行研究生学习。　当时细菌遗传学还是一个新生领　域，许多神秘现象还未解决，莱德伯格　结合现象的发现掀起了一个研究小高　潮，因此津德尔决定在该方面进行深入　研究。津德尔这次放弃了大肠杆菌而　选择鼠伤寒沙门氏菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）作　为研究对象。为了这项研究，津德尔需　要获得大量突变体，当时常用方法是利　用突变剂诱导，然后通过随机测试进行　筛选。为了加快突变体筛选速度，津德　尔设计出了一个新的方案。已知营养　突变菌株无法在选择培养基上生长，而　青霉素只杀死正在生长的细菌，因此津　德尔首先从营养缺陷环境中收集细菌，　然后再使用青霉素处理。利用这种策　略津德尔很快就获得大量突变体，从而　为随后研究带来巨大便利，利用这些突　变体研究结合现象时发现了另一种更　为重要的细菌ＤＮＡ转移方式。　当时科学家已证实细菌结合需要　两株细菌直接接触，而津德尔打算使用　・　１　２１　・　

沙门氏菌进一步证明这个结论。津德　尔选用一个ｕ形玻璃管，并在管弯曲　部固定一个非常完美的玻璃滤膜（可阻　止细菌直接接触从而阻止结合），玻璃　管内充满缺乏特定营养成分的选择培　养基，随后在玻璃管两端分别加入一种　沙门氏菌多营养缺陷突变体，然后观察　培养基中是否还有细菌生存。令滓德　尔意想不到的是，培养基中仍有一定数　量沙门氏菌可以生存，而且还可正常繁　殖，这意味着沙门氏菌已发生了遗传重　组，由于结合现象已被排除，这就意味　着细菌还存在一种未被发现的机制来　进行遗传物质转移，津德尔推测一种可　通过滤膜、非常微小的生物因子应该参　与其中。当津德尔纯化该生物因子时，　首先排除艾弗里发现细菌转化现象时　的ＤＮＡ（或ＲＮＡ），因为核酸酶处理不　影响细菌遗传重组，最终发现是一种可　感染细菌的病毒——噬菌体参与了沙　门氏菌的ＤＮＡ转移　。现在已知津　德尔使用的沙门氏菌曾被噬菌体感染，　而当时正处于溶原状态，实验过程中由　于营养缺陷环境使细菌死亡溶解从而　释放噬菌体，这些噬菌体携带部分宿主　菌ＤＮＡ，当微小噬菌体穿过玻璃滤膜　进入另一侧并感染新的沙门氏菌，可将　自身遗传物质插入新宿主ＤＮＡ中，从　而使新宿主获得旧宿主部分ＤＮＡ片　段而恢复野生表型。整个基因转移过　程，噬菌体发挥了载体的作用，莱德伯　格将该过程称为转导（ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ）。　转导现象的发现对科学发展具有　极为重要的意义。首先该发现证明了　原核生物的独特性，并且将细胞区分为　真核细胞和原核细胞，这种划分成为分　子生物学的基本概念，在今天仍被普遍　使用。转导对医学和生物技术也具有　同样的重要性，它扩展了人们对病毒的　结构、行为及生物重要性的认识，尤其　是作为一种实验技术随后被应用于细　菌染色体精细结构的绘制，并取得巨大　成功。转导现象也很好地解释了细菌　抗药性产生频率远大于遗传突变和自　然选择的难题。转导在遗传工程发展　过程中也发挥了重要的作用。尽管２０　・　１２２・　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏ［．３４　Ｎｏ．２　世纪５０年代遗传工程概念还未提出，　入华盛顿卡耐基研究所（后来的冷泉港　但莱德伯格已开始尝试该发现的实际　实验室）作为研究助手开始微生物遗传　应用。２０世纪７０年代基因工程操作　学的研究。１９４４年，伊斯特又赢得斯　过程中，噬菌体是细菌基因转移的主要　坦福大学奖学金，作为比德尔助手深入　载体之一。２０世纪９０年代，使用病毒　研究微生物遗传学。１９４６年１２月１３　作为载体尝试基因治疗，虽然存在一定　日，伊斯特与莱德伯格结婚，随后开始　危险性，但对医学发展发挥了巨大推动　了威斯康星大学的博士研究，她的论文　作用，因此可认为转导现象的发现奠定　是大肠杆菌中突变的遗传控制。　了遗传工程、现代生物技术和医学遗传　１９５０年，伊斯特首先从大肠杆菌　学方法的基础。　Ｋ１２中分离得到　噬菌体，这是一种双　链ＤＮＡ病毒，在５　末端含有１２个碱　夫唱妇随　基对的粘性末端（ｃｏｓ位点），可使ＤＮＡ　莱德伯格在威斯康星工作了十余　环化，后来伊斯特又发现了　噬菌体转　年，领导着自己的研究小组在新诞生的　导和溶源之间的联系。１９５２年，伊斯　细菌遗传学领域做出了巨大的贡献，用　特和莱德伯格共同发明了影印培养技　事实说明自己是该领域最有前途的青　术［“　。伊斯特与莱德伯格还设计了无　年人才之一。莱德伯格首先使用紫外　菌棉塞，为从单克隆中挑选单一细菌带　线获得细菌突变体，然而再使用精妙的　来便利。最初影印培养研究中，液体培　方法分离，从而证明遗传突变是自然发　养基中细菌被均匀分散到琼脂平板上　生而非获得性遗传的结果，为达尔文观　生长４～５　ｈ后，使用无菌棉塞轻轻压　点提供了一个坚实的证据。２Ｏ世纪５０　在平板表面以挑选细菌，这些无菌棉塞　年代早期，莱德伯格和学生在营养缺陷　像成百上千的细小接种针，棉塞被小心　突变体的基础上率先引入青霉素和链　接种到含不同营养成分培养基上，从中　霉素进行突变体筛选，当将两个分别抗　筛选突变体，使用这种技术间接证明了　青霉素和链霉素的菌株交配，可获得对　具有选择优势突变的自发来源，为自然　两种抗生素都有抗性的细菌株。新的　选择学说提供重要证据。影印培养技　遗传标记使筛选效果更为理想，莱德伯　术对细菌遗传学研究非常重要，在筛选　格可快速鉴定出菌株是否可繁殖和杂　目的突变体方面具有巨大优势，大大简　交，这在当时是一项非常费时的工作。　化操作，该技术在今天实验中仍被广泛　莱德伯格分离得到的另一个遗传标记　使用。　是ｐ一半乳糖苷酶，而几年后莫诺（Ｊａｃ．　伊斯特和莱德伯格对生物技术发　ｑｕｅ　Ｍｏｎｏｄ）才使用该酶作为研究对象　展所做的第二项重大发现是细菌在染　并最终提出操纵子学说。莱德伯格在　色体外还存在环状ＤＮＡ，莱德伯格将　当时激发了该领域的热点和持久的神　其命名为质粒（ｐｌａｓｍｉｄ）。１９５２年，伊　秘感，一系列偶然发现证实细菌细胞在　斯特发现细菌染色体外还存在ＤＮＡ，　基本方式上与高等生物细胞相同，从而　该部分相对独立，可不依赖细菌染色体　奠定了遗传工程和现代生物学技术的　进行复制，并携带许多对细菌生长并非　基础。　必需的多个基因，但可赋予细菌更多特　对莱德伯格成功发挥重大贡献的　性，如细菌结合由Ｆ因子（生殖因子　另一个人是他的第一任妻子伊斯特・　ｆｅｒｔｉｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）介导完成。质粒概念　莱德伯格（Ｅｓｔｈｅｒ　Ｍａｒｉｌｙｎ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ，　虽然到２０世纪７０年代才被广泛接受，　１９２２－－２００６）。伊斯特也是一位伟大的　但它对生命科学发展也做出了重要贡　细菌遗传学家，年轻时成绩也非常优　献，一方面它很好解释了细菌抗药性的　秀。１９４２年，年仅２Ｏ岁的伊斯特就以　原因并使质粒研究成为主要医学问题　优异成绩从纽约市洪特学院（Ｈｕｎｔｅｒ　之一，另一方面质粒还是基因工程常用　Ｃｏｌｌｅｇｅ）毕业并获得学士学位，随后加　载体之一，在基因导人过程中发挥重要　

自然杂志　第３４卷第２期　作用。１９５６年，伊斯特和莱德伯格共　同分享巴斯德奖。　科学人物　这项重大进展有一个全面的理解，结果　令他非常担心，因为可能存在微生物交　叉污染的可能。１９５７年底在给美国科　学院的一封信中，莱德伯格表示出对由　于星际间污染而带来“宇宙大灾难”的　担心。１９５８年２月，美国科学院通过　一现自身全部的遗传潜力。莱德伯格还　非常关心公共健康，他警告细菌抗生素　抗性增加将导致许多旧的致死性疾病　如肺结核和流感等再次爆发［”］。　１９６６—１９７１年，莱德伯格在华盛顿邮　报开设每周专栏——人与科学（Ｓｃｉ．　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｍａｎ），主要讨论科学、社会及　从１９４６年开始的随后十几年中，　莱德伯格及他的研究小组几乎改变了　整个细菌遗传学领域：证明特定细菌株　可通过杂交方式繁殖，从而推翻当时科　学界主流观点——细菌是一种太过简　项官方声明，要求在空间研究中进行　单不适合遗传分析的材料；创立了强有　力的细菌遗传学实验系统，从而使随后　２Ｏ年细菌成为遗传学的主要研究对象　之一，对了解基因结构及表达调控具有　十分重要的意义；实验室的一系列发现　为基因行为的化学机制提供了新的重　要观点，帮助解释了微生物的进化和适　应现象；尤为重要的是，还为细菌遗传　学研究建立了许多重要的是，实验操　作，从而极大推动该领域的快速发展，　其速度之快可能连莱德伯格当初都预　测不到。　莱德伯格几项成就奠定了２Ｏ世纪　下半叶遗传学的基础，由于“有关基因　重组和细菌遗传物质结构的发现”而与　比德尔、塔特姆三人分享１９５８年诺贝　尔生理学或医学奖（注：莱德伯格分享　奖金总额１／２），由于人数原因莱德伯　格妻子伊斯特和学生津德尔没有分享　这项重大荣誉。　拓展太空　获得诺贝尔奖后，莱德伯格继续在　细菌遗传学领域进行研究，却没有取得　另一项重大发现，相反开始关注更为广　泛的领域，希望将遗传学知识拓宽到人　类生物学和健康方面。在２０世纪６０　年代最著名的一项成就是空间生物学。　１９５７年１０月４日，莱德伯格在澳大利　亚研究期间，苏联制造的第一颗人造卫　星发射成功，这项成就宣告太空飞行和　探索时代的到来，为研究宇宙特性和生　命起源带来了希望。人造卫星发射为　莱德伯格带来的不仅仅是兴奋，更多的　是担心，兴奋的是太空船在空间研究方　面是一种重要工具，而担心的是人类可　能对其他星球产生影响。１９５７年１２　月，莱德伯格回到威斯康星大学，开始　专注于天文学和火箭的相关知识，以对　严格的灭菌程序、净化、隔离以保证研　究的安全性。１９５８年春，美国科学院　又建立空间科学委员会，莱德伯格是第　一任成员并一直担任到１９７４年该委员　会解散为止，委员会的使命是评估空间　探索、行星间探测、人造宇宙飞船和空　间站设立等科学方面的问题，并为科学　研究和空问生命探索提出指导。　２Ｏ世纪６Ｏ年代，莱德伯格与萨甘　（Ｃａｒｌ　Ｓａｇａｎ）合作公开倡导自己所提　出的外太空生物学（ｅｘｏｂｉｏｌｏｇｙ）…　，以　帮助美国国家航空和宇宙航行局　（ＮＡＳＡ）拓宽在生物学研究中的作用。　莱德伯格推测了火星上生命存在的可　能性，并为１９７５年海盗１号发射开发　了自动设备来检测活性微生物存在的　可能痕迹。这些研究虽最终未发现外　太空生命存在的迹象，但为人类探索未　知领域进行了伟大的尝试。　服务公众　莱德伯格兴趣广泛，除细菌遗传学　和空间生物学外，还涉及多个领域，如　数学、计算机科学、人工智能和生物武　器危险等。２０世纪６０年代，莱德伯格　与斯坦福大学计算机科学专家及化学　家合作开发了ＤＥＮＤＲＡＬ程序，该程　序可推测未知化合物的化学组成、结构　及在自然界中的存在状态。２０世纪５Ｏ　年代，莱德伯格开始与科学信息研究的　奠基人、后来被称为引用分析之父的加　菲尔德（Ｅｕｇｅｎｅ　Ｇａｒｆｉｅｌｄ）长期合作，从　而在科学引文索引方面贡献了重要　力量。　莱德伯格积极提倡使用遗传学知　识来改善群体，这不是传统意义上的优　生学（ｅｕｇｅｎｉｃｓ），而是人种改良运动　（ｅｕｐｈｅｎｉｃｓ），这又是莱德伯格创造的　一个词汇，目的通过提升个体发展来实　公共政策的关系。　从肯尼迪开始到乔治・布什，莱德　伯格先后为９位美国总统提供建议。　１９９４年，莱德伯格领导了一个美国国　防部关于海湾战争健康效应委员会，最　终得出结论没有充足证据存在海湾战　争综合征。在美国国会，莱德伯格总是　以专家出现，此外还为十几个专业委员　会服务，为公共政策制定发挥了重要作　用。　莱德伯格将生物进化看作是一个　哲学问题进行思考，从而加深了人们对　生命本质的科学理解。莱德伯格积极　推进生命科学的最近进展在癌症治疗、　器官移植中的应用，并预见老年医学在　未来将发展成为一个全新的领域。　１９５７年，莱德伯格来到澳大利亚　墨尔本大学跟随著名免疫学家伯纳特　（Ｆｒａｎｋ　Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ　Ｂｕｒｎｅｔ，１　９６０年诺　贝尔生理学或医学奖获得者）进行了短　暂研究，重点在于病毒的单克隆抗体，　回到威斯康星大学后，莱德伯格建立了　一个新的医学遗传学系。１９５９年，莱　德伯格离开威斯康星来到斯坦福大学　组建遗传学系，先后担任遗传系主任、　生物学教授、计算机科学教授，１９６２年　成为分子医学肯尼迪实验室主任。莱　德伯格喜欢在斯坦福的环境中工作，因　为这里他可以将遗传学拓宽到人类健　康和生物学领域，在斯坦福大学莱德伯　格开始研究神经和精神疾病的遗传学　基础。　１９７８年，莱德伯格回到纽约，成为　洛克菲勒大学校长。在随后１２年中，　莱德伯格重振了大学独立、非政府的实　验室，重新将研究重点聚焦于分子生物　学在心脏病、癌症、神经疾病及感染性　疾病的医学应用上。１９９０年，莱德伯　格从校长位置上退休，但仍担任洛克菲　・　１　２３　・　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．２　勒大学荣誉教授，此外还担任一个研究　所的讲座学者，他继续着自己的科研，　研究内容涉及ＤＮＡ化学特性和进化、　科学推理的计算机模型。莱德伯格继　续为政府政策提供建议，如公众政策及　公共健康相关问题。莱德伯格还对生　物恐怖威胁、新出现和复燃的感染疾病　表现出极大的担心，他研究了１９１８年　大流感（仅欧洲就有２　０００万人在此次　疾病流行中丧生）以期找到一种针对这　种疾病的疫苗。　影响深远　莱德伯格一生发表大约１５０篇研　究论文，此外还发表相似数量的科学政　策。莱德伯格出版的书籍有《细菌和细　菌病毒》（１９５１年）、《新出现的感染：在　美国微生物对健康的威胁》（１９９２），《生　物武器：不确定的威胁》（１９９９）等。莱　德伯格获得全世界大量的荣誉和奖励，　当选美国科学院院士（１９５７年）和美国　艺术与科学院院士（１９８２年），此外还　是英国皇家学会外籍院士（１９７９年），　除获得诺贝尔奖外，莱德伯格还获得　Ｅｌｉ　Ｌｉｌｌｙ奖（１９５３年）、美国科学界最高　奖——美国国家科学奖章（１９８９年），　Ａｌｌｅｎ　Ｎｅｗｅｌｌ计算机奖（１９９５年）及由　布什总统授予的总统自由勋章（２００６　年），此外还获得１１个学校的荣誉　学位。　莱德伯格可称的上是一位天才科　学家，从几个数据可清晰看出。他在　２１岁发现结合现象，２６岁发现转导现　象，２９岁提升为全职教授，３２岁当选美　国科学院院士，３３岁荣获诺贝尔奖，这　在生命科学领域可谓是传奇。在以实　验为主的医学领域，３３岁就荣获诺贝　尔奖非常罕见，仅比医学领域最年轻诺　贝尔奖获得者——胰岛素发现者班廷　（Ｆｒｅｄｒｉｃｋ　Ｇｒａｎｔ　Ｂａｎｔｉｎｇ）获奖时大几　・　１２４・　个月。　１９６６年，莱德伯格与伊斯特离婚，　他们没有子女，两年后莱德伯格与一位　临床心理学教授玛格丽特・科尔什　（Ｍａｒｇｕｅｒｉｔｅ　Ｓｔｅｉｎ　Ｋｉｒｓｃｈ）结婚，他们　共有两个子女。２００８年２月２日，莱　德伯格在纽约由于肺炎去世，享年８２　岁。斯坦福医学院院长皮佐（Ｐｈｉｌｉｐ　Ｐｉｚｚｏ）对莱德伯格评价为：他是２０世　纪一位伟大的科学家，在病毒学、微生　物学、遗传学和空间探索方面都取得了　巨大的成就。莱德伯格在科学方面的　洞察力、激情、动力、正直及其他方面的　巨大成就使他成为一颗耀眼的科学明　星，并且是许多科学家心目中的理想成　功模型。　总之，莱德伯格无疑是一位全才的　科学大师，他的奠基性贡献使细菌作为　遗传学和分子生物学研究对象持续了　半个多世纪直至今天仍被广泛应用，为　许多基本生命问题的阐明奠定了基础，　尤其是２０世纪７０年代质粒在基因工　程中的应用，更突显莱德伯格发现的重　要性。莱德伯格去世后，多个著名杂志　如Ｓｃｉｅｎｃｅ［　，Ｎａｔｕｒｅ　Ｅ　，Ｃｅｌｌ　Ｅ　，Ｔｈｅ　Ｌａｎｃｅｔｌ　１等都刊发了讣告，以怀念这位　伟大的科学大师。笔者撰写此文以表　示对这位科学巨人的缅怀之意。　（２０１１年２月１３日收到）　［１］ＯＲＡＮＳＫＹ　Ｉ．Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ［Ｊ］．　Ｔｈｅ　Ｌａｎｃｅｔ，２００８，３７１（９６１４）：７２０．　［２］任本命．乔舒亚・莱德伯格［Ｊ］．遗传，　２００６，２８（５）：５１１－５１２．　厂３］ＡＶＥＲＹ　ｏ　Ｔ，ＭＡＣＬＥＯＤ　Ｃ　Ｍ，ＭＣ．　ＣＡＲＴＹ　Ｍ．Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｎａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅ　ｉｎｄｕｃｉｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｎｅｕｍｏｅｏｃｃａｌ　ｔｙｐｅｓ．Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｙ　ａ　ｄｅｓｏｘｖ　ｒｉｂ０ｎｕｃｌｅｉｃ　ａｃｉｄ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｉＳＯ．　１ａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｐｎｅｕｍｏｃｏｃｃｕｓ　Ｔｙｐｅ　ＩＩＩ　［Ｊ］．Ｊ　Ｅｘｐ　Ｍｅｄ，１９４４，７９（２）：１３７－　ｉ５８．　［４］郭晓强，张少英．遗传物质的发现者之　一——麦卡锡［Ｊ］．生物学通报，２００８，　４３（２）：６０．６２．　　１５　ｌ　ＲＹＡＮＦ　Ｊ，ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ．Ｒｅｖｅｒｓｅ．　ｍｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｄａｐｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｉｅｕｃｉｎｅｌｅｓｓ　ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ　ＬＪ　Ｊ．Ｐｒｏｃ　Ｎａｔｌ　Ａｃａｄ　Ｓｃｉ　ＵＳＡ，１９４６，３２（６）：１６３－１７３．　｝６】ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ。ＴＡＴＵＭ　Ｅ　Ｌ．Ｎｏｖｅｌ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｉｎ　ｍｉｘｅｄ　ｃｕｌｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｂｉｏ—　ｃｈｅｍｉｃａ１　ｍｕｔａｎｔｓ　ｏｆ　ｂａｃｔｅｒｉａ　ｒ　Ｊ］．　Ｃｏｌｄ　Ｓｐｒｉｎｇ　Ｈａｒｂ　Ｓｙｒｕｐ　Ｑｕａｎｔ　Ｂｉｏ，　１９４６，１１：１１３．１１４．　　１７　ｌ　ＣＡＶＡＬＬＩ．ＳＦＯＲＺＡ　Ｌ　Ｌ．　Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ　１９２５—２（Ｊ（）８［Ｊ］．Ｃｅｌｌ，　２００８，１３２（５）：７２４．７２５．　厂８］ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ，ＴＡＴＵＭ　Ｅ　Ｌ．Ｇｅｎｅ　ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉＩ　Ｊ　１．　Ｎａｔｕｒｅ，１９４６，１５８：５５８．　ｒ　９］ＺＩＮＤＥＲ　Ｎ　Ｄ，ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ．Ｇｅ—　ｎｅｔｉｃ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ　Ｌ　Ｊ　Ｊ．Ｊ　Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，１９５２，６４（５）：６７９．６９９．　ｒ１０］ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ，ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｅ　Ｍ．Ｒｅｐｌｉｃａ　ｐｌａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｄｉｒｅｃｔ　ｓｅｌｅｃ－　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｃｔｅｒｉａｌ　ｍｕｔａｎｔｓＩ　Ｊ　１．Ｊ　Ｂａｃｔｅ．　ｒｉｏｌ，１９５２，６３（３）：３９９－４０６．　Ｌ　１　１］ＬＥＤＥＲＢＥＲＧＪ．Ｅｘｏｂｉｏｌｏｇｙ：ａｐｐｒｏａ—　ｃｈｅｓ　ｔｏ　１ｉｆｅ　ｂｅｙｏｎｄ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈＩ　Ｊ　１．Ｓｃｉ．　ｅｎｃｅ，１９６（），１３２（３４２４）：３９３－４００．　ｒ１２］ＬＥＤＥＲＢＥＲＧ　Ｊ．Ｍｅｄｉｃａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅ，ｉｎ．　ｆｅｃｔｉｏｕｓ　ｄｉｓｅａｓｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｎｉｔｙ　ｏｆ　ｈｕ．　ｍａｎｋｉｎｄｌ　Ｊ　１．ＪＡＭＡ，１９８８，２６０（５）：　６８４．６８５．　＿１３］ＭＯＲＳＥ　Ｓ　Ｓ．　Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ　（１９２５－－２００８）ｌ　Ｊ．　Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１９　（５８６８）：１３５１．　＿１４］ＢＬｕＭＢＥＲＧ　Ｂ　Ｓ．Ｏｂｉｔｕａｒｙ：Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ（１　９２５－－２００８）［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，　２００８，４５２（７１８６）：４２２．　Ｆａｔｈｅｒ　ｏｆ　Ｂａｃｔｅｒｉａｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃｓ：Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ　ＧＵ０　Ｘｉａｏ—ｑｉａｎｇ　Ｌｅｃｔｕｒｅｒ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｂｅ—　ｔｈｕｎｅ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｔｆ－　ａｚｈｕａｎｇ　０５００８　１，Ｃｈｉｎａ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｊｏｓｈｕａ　Ｌｅｄｅｒｂｅｒｇ，ｂａｃｔｅｒｉａｌ　ｇｅｎｅｔｉｃｓ，ｅｘｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｎｏｂｅｌ　Ｐｒｉｚｅ　（编辑：温文）