质粒的发现
质粒的发现是20世纪生命科学发展史上的一项重要突破。这项突破为后来生物技术的发展尤其是基因工程奠定了重要的理论基础。美国生物学家乔治莱德伯格因在这方面的杰出成就与其他2位生物学家获得了1958的诺贝尔生理学医学奖。人们对质粒的认识是一个不断深化的过程。今天我们带大家做一个简单回顾。
20世纪30年代生物学家就开始进行细菌杂交方面的实验。1937年，有人对大肠杆菌糖发酵有差异的菌株进行混合培养，试图从培养物中分离出重新组合的菌落。然而由于糖发酵这种性状很不稳定，易受内外环境影响，难以进行观察分析，没有成功。
以后又有一些科学家做过这方面的实验， 但用两个具有缺陷型的细菌杂交得到野生型细菌的重组率过低，很难与突变率区分开来，无法说明是突变还是重组所致。由于看不到细菌细胞核，细菌有无基因当时也一直在争论。1942年著名的英国生物学家赫胥黎就曾写到：细菌不同于多细胞动物，没有基因，细菌的遗传是一个没有解开的秘密。
1946年，年仅22岁的哥伦比亚大学医学院的学生莱德伯格，利用放假时间，在耶鲁大学泰特姆教授的实验室做暑期临时工。出于对细菌杂交的兴趣， 他找到了一种鉴别细菌杂交中产生的野生型是突变还是重组的方法。
这种办法就是用多营养缺陷型的品系作为亲本进行杂交，即每一种缺陷型细菌都带有几种营养缺陷。如果出现的频率高，就不是突变， 而是重组。
巧得很的是，泰特姆正好分离了多种大肠杆菌突变型。于是他们一拍即合，开始了共同的研究。他们选用不能在基本培养基上生长的含多种营养缺陷型的大肠杆菌进行杂交，一种是蛋氨酸和生物素的营养缺陷型细菌，另一种是苏氨酸、亮氨酸和赖氨酸的营养缺陷型细菌。
1946年他们把这种不能在基本培养基上生长的大肠杆菌混合培养在完全培养基上， 经过一夜时间后，再培养在基本培养基上。结果出现了能在基本培养基上生长的野生型大肠杆菌， 而对照组没有经过混合型培养的2种缺陷型细菌则仍然不能在基本培养基上生存。
依据他们的实验结果，莱德伯格和泰特姆提出了自己的假说：产生能在基本培养基上生存大肠杆菌的原因是2种缺陷型的细菌通过接触转移了遗传物质，发生了基因的转移和重组。
然而，科学总是在怀疑中进步。在他们阐述这个假说不久，有人对他们的实验提出了质疑， 认为这2种缺陷型细菌在混合培养时，还不能排除另一种情况，即2种缺陷型细菌的代谢产物产生了互补，即一种缺陷型细菌的代谢产物溢出被另一种细菌所吸收。
这样看来，莱德伯格的理论显然还不能自圆其说。为了进一步论证莱德伯格假说的真伪，1950 美国生物学家戴维斯做了一个U形管实验，他将A/B2种菌株分别放在U形管的两端，当中用微孔（0.1μm）滤板隔开，营养物质能够通过微孔滤板，细菌则不能通过。
这样，营养物质可以相混，但2种细菌不能接触，经过一段时间后，再分别鉴定有无野生菌的出现。实验证明，没有野生菌出现。由此，进一步证实了莱德伯格假说的正确性。
1949年生物学家Andre Lwoff和 AntoinetteGutmann在实验中发现，在140株的大肠杆菌株中，只有9株能出现莱德伯格那样的实验现象。
原因何在？20世纪50年代是遗传学研究的黄金时期。DNA的研究有划时代的突破外， 细胞质的遗传也有许多新的发现。1952 年，英国生物学家William Hayes 的实验揭开了这个谜底。他用链霉素处理A菌株使其失去分裂能力，结果发现不影响与B菌株之间发生遗传物质的转移和重组；可是，同样用链霉素处理B菌株，B菌株也失去了分裂能力，但与A菌株混合培养后，两者之间却不能发生遗传物质的转移和重组。结论是：A 菌株中的遗传物质能够进入B菌株的细胞中去，而 B菌株的遗传物质不能进入A菌株的细胞中去。也就是说A菌株是遗传物质的供体，B 菌株是遗传物质的受体，细菌杂交是一个单向的过程。
正如巴斯德所说的那样，机遇总是垂青于有准备的头脑。依据这一系列惊人的发现，莱德伯格引入了一个新的术语 Plasmid来命名这种能在不同菌株中传递遗传信息的遗传因子，中文译作质粒。
随后质粒的研究主要集中在细菌的范围之内。1952－1953年，莱德伯格等科学家进一步证实， 质粒确实是一个不与染色体联系的独立遗传因素 。由于莱德伯格的杰出工作获得了1958年的诺贝尔生理学和医学奖。
