立足当下，不忘历史

首先，我个人写的东西基本都是一气呵成的，很少修改自己的东西，错别字打错等等，请见谅！

前阵子看到了人教社生物室王颖老师的文章《遗传物质的发现过程及其启示》，甚感欣慰。那么多年过去了，终于看到了人教社生物室对艾弗里实验的公开表态。这些年，我已经懒得再说这个实验了。虽然偶尔也看到别人在说起这个事情提到自己，但我对纯知识层面谈这个实验其实兴趣不大。曾经我也希望能从方法论的角度写点东西，但是人微言轻，这种层面的东西，你到不了一定的层面，不会有人在意你的。

还记得是09年的时候，刚刚从事教学事业两年。那时候和另一个同事（李玉成，现已离开去了河北）玩的不错，经常交流一些教学的问题。我们看到艾弗里的时候，就产生了一个很大的疑问：艾弗里用什么方法提取出有活性的蛋白质进行实验呢？按照我们两个人接受教育的背景来看，蛋白质分离并不是一件很容易的事情，尤其是痕量蛋白质，即使进入了21世纪，也不是那么容易。另一方面，蛋白质容易变性，不同的蛋白质具有生理活性的条件是有差别的，这将导致分离出有活性的蛋白质更困难，尤其是分离出一种生物体内所有有活性的蛋白质在那个年代更加不可能完成。

带着这样的疑问，我利用当时谷哥欠（为了审核能通过，请原谅这样使用）学术搜索了一下，有幸找到了艾弗里等人的原文。我当时的目的很简单，就是希望看看艾弗里是怎么分离得到有活性的蛋白质的。看下来才震惊地发现，艾弗里原文中居然没有分离有活性的蛋白质的实验步骤。我英语水平看个一般的还可以，看那个原文，中间涉及很多化学方面的术语和操作，真的比较费劲。大体弄懂了艾弗里实验的实验思路就是“先纯化转化因子，然后再对转化因子进行化学鉴定”，我还附带下了几篇艾弗里当时合作同事的一些回忆性文章，以作更多的了解。这时候突然想起来大学时候图书馆藏书中有一本中科院组织翻译的内部资料，好像叫遗传学经典论文什么的，我去孔夫子旧书店找一下，还真有那个蓝皮的东西，就买下来了。（其实当时北大已经重新公开出版了当时的内部资料，只是我并没有注意到这一点，后来买了北大的《遗传学经典文选》，就把那个泛黄的旧书扔了，现在想想有些可惜）我拿到专家翻译的书，发现和自己翻译的好像没太大的差异。

这时候，我突然意识到一个有关方法论的问题，那就是把艾弗里实验写成把各种化学成分逐一分离的人，他们骨子里还是还原论的。当然这种还原论的信念也许只是我们理化教育中强调还原论所致的，并不一定会被自身意识到。我们总是很自然认为研究一个系统的时候，如果把一个系统中的所有要素全部拆开，把每一个拆开的要素都研究透了，那么这个系统我也就一目了然了。

而如果站在艾弗里那个年代我们就会发现，没有成熟的提取一种生物所有的有活性蛋白质的方法（现在也很难），没有成熟的提取生物体内DNA的方法（虽然当然可以从部分生物体内提取DNA，如鲑鱼的精子），甚至艾弗里他们连荚膜的成分是什么也不清楚，甚至一度认定那些不溶于酒精中的丝状物是荚膜。任何人做研究都会受到其所处时代的科技发展水平和认识水平的限制，艾弗里也是如此。如果我们处在艾弗里的时代，我们可能会想到分别提取S型肺炎双球菌中的各种成分，但是技术水平不允许我们那么做。

这时候艾弗里选择另外的途径，他们的关注点是转化。那么就先从混合物中纯化转化因子好了。他们先用苯酚氯仿法去除掉S型细胞中绝大部分蛋白质，发现仍然可以发生转化，这从另一方面说明被去掉的蛋白质并不是促成转化的转化因子。幸运的他们在研究的同时，其它研究团队获得了能分解荚膜多糖的酶，他们向该研究团队要了一点这种酶进行实验，结果发现分解多糖的酶处理后，仍然具有转化活性，那么荚膜是转化因子的可能性也被排除。如此不断的尝试，艾弗里及其同事不断去除各种成分，最终得到了纯化的转化因子。然后将他们纯化的转化因子和已知DNA的化学性质进行比较分析，发现两者的一致性，据此他们认为转化因子就是DNA。但是当时并没有发现DNA酶，也就没有办法进行最后的验证，直到1946，他们从别处得到了DNA酶，实验发现DNA酶处理后转化因子的转化能力丧失，这样就确认了转化因子就是DNA。

我比较喜欢艾弗里的实验，尤其是其思路，他继承了生物学研究的一些传统，即我虽然不知道转化因子具体是什么，但是我可以抓住转化功能这一特性来纯化它。就像曾经的大师们，虽然不知道控制性状的遗传因子是什么，但是这不妨碍他们去研究和发现遗传学基本定律。诚然艾弗里的实验过程在今天来看也是相对复杂的。作为一个高中教师，承担的主要是科普工作，也没有必要原原本本的还原艾弗里实验的所有细节。但是我觉得还是应该注意到艾弗里当时的科技水平其实无法实现对各种有效成分的提取分离，不要让学生的思维禁锢在还原论的牢笼中（没有歧视还原论的意思）。从转化因子具有“转化”活性这一功能出发，去探索转化因子的本来面目。我之所以强调这一点，是因为理科学生所受的训练过于强调还原论了，在实践中难得一见一个非还原论的方法进行研究的实例，结果却被教科书用还原论的方式处理了，我真是由衷的感到可惜。

这里也对关于这一问题，曾经回复我的林其谁老先生，饶毅教授，方舟子先生以及人教社的部分编辑们表示感谢。也感谢四川冯永康老师对这个问题的持续关注和跟进。

另一个例子也是高中教师所熟知的摩尔根的白眼果蝇杂交实验。中学老师特别喜欢讲摩尔根的白眼果蝇杂交实验，有关这个内容的教学设计多不胜数。高中老师最关注的就是为什么摩尔根没有考虑控制白眼性状的基因位于Y染色体上，尤其是不少文章打着科学史的幌子，还一步步分析摩尔根怎么排除白眼基因位于Y染色体上的。比如最常见的套路就是假定三种情况：①眼色基因为Y染色体上，②眼色基因位于X染色体上，Y染色体上有其等位基因，还有③控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因。其实这样的三种假说本身都在说明一件事情：眼色基因就位于染色体上。但更进一步的问题在于：你为什么会认为基因就是位于染色体上的？基于什么样的事实导致你提出这样的假说？（毕竟假说不是凭空想出来的）

其实看过摩尔根文章的就了解了，摩尔根从来就没有考虑过果蝇的Y染色体这回事。实际上摩尔根曾经在20世纪初期的一段时间特别关注动物的性别决定问题。但是由于染色体分析技术的不完善，摩尔根的同事们在初期并不能确定果蝇有没有Y染色体。甚至用今天的视角分析当时的显微图片，他们曾经把果蝇Y染色体视作是X染色体，就因为这条染色体在果蝇中是最长的（当时普遍认为X染色体比Y染色体要长，并不晓得果蝇是个怪胎，Y、染色体更长，以致产生这一误解）。恰好XO型的性别决定在昆虫中又很常见，摩尔根选择了很符合当时认知的结论：有XX的是雌果蝇，有X的是雄果蝇。也就是说摩尔根起初认为是性染色体（X染色体）的数据决定了果蝇的性别，所以在考虑伴性遗传时，他根本就没有鸟Y染色体。在提出假说时，由于白眼性状的遗传和性别相关联，而性别又和X染色体相关联，因此控制白眼性状的基因和X染色体一起遗传就是当时最合理的假说。如果，这个时候，非要有人用Y染色体横插一杠子，那只能说明他忘了一件最基本的事实：摩尔根只能根据那个年代的知识提出自己的假说。

当然摩尔根的证明之路也不简单，不过好在随后不久，他的学生就用更精确的染色体分析技术确认了果蝇Y染色体的存在。并且在实验过程中证实了Y染色体并不决定果蝇的性别，而只是决定雄果蝇的育性。这样我们看到摩尔根成就了一段歪打正着的佳话。

关于摩尔根的白眼果蝇杂交实验，其核心就是其假说的提出。合理假说的提出离不开假说提出的时代背景。虽然我们在教学中不太可能展现完整的科学史，但是我们可以告诉学生这样的事实：即果蝇含有XX和XXY染色体的个体表现为雌性，含有X和XY染色体的个体表现为雄性，这些事实是后来得到的。学生从这些事实中可以获知：果蝇的性别决定于X染色体，这样有助于学生更好地体会和理解为什么摩尔根会提出那样的假说。

拿我自己相对熟悉的这两个例子申明一下我的主张，并且把题目定为“立足当下，不忘历史”，而不是“不忘历史，立足当下”，我就是希望我们能够尊重历史，不要以事后诸葛亮的方式去看待和分析科学发现中具有重要意义的启迪和线索，因为这些在科学教育远比科学知识本身具有更重要的教育意义和价值。