情有獨鍾(40)_學達書庫

四〇

　　這一新事物某些部分的第一個跡象孤零地看來並非很激進，但是由於它削弱了轉導和轉座的差別，它為後來的挑戰開了路，轉導是個大家都知道的現象，在這現象中證實噬菌體有能力從一個細菌染色體攜帶遺傳材料的片斷到另一個細菌染色體。它同轉座的不同在於噬菌體插入的座位不同。因而，有可能插入細菌的基因或造成缺失，這表明轉座是唯一受限制和固定的。但A.L.泰勒在一九六三年發表的未引起人們注意的論文裡，已經說明有某種噬菌體，名為mm,能夠把自己插入細菌染色體的大量座位中，甚至很可能是隨機的。這意味著，mm從一個細菌移到另一個細菌；或在同一個染色體裡，從一個座位移到另一個座位，mm能夠起一種引導遺傳「轉座」動因的作用，雖然泰勒自己並沒有管它叫那個。mm這個詞是幾年之後才使用的。儘管沒有明確提及麥克林托克，喬納森.貝克威思、伊桑·賽納和沃爾夫岡·潑斯但一九六六年在一份報告中，曾經提到涉及「F因子」（一種類病毒出於在細菌細胞內自發地複製）類似的現象。

　　下一步更為驚人。到六十年代末期，生物學家們在一些實驗室裡勤奮工作，試圖瞭解發生在大腸桿菌操縱子裡的一種新突變。這些突變似乎構成了全部自發突變的大部分，在許多方面是異乎尋常的。首先，它們不但使突變基因不起作用，而且對基因產生了（或者，至少在某一情況下促進了）強烈的抑制作用，使之從這一受影響的基因移向其它基因。其次，它們能夠自發地回復，但不能對已知的誘變因素作出反應的這一事實，使人想到，這是由於某些染色體發生了畸變。很快發現它們是由於一小段特定的DNA片段插入（插入順序）一個結構基因或調節基因所引起的。

　　這些插入順序並非象噬菌體那樣是外來的，而是從細菌染色體上的某處置換出來的物質。它們插入標誌著一個突變的某個基因，對其進行切割即可造成回復。切割常是準確的，它導致正常基因作用的恢復。但偶爾切割不準確。插入因子常帶走一些鄰近的遺傳物質。這樣它們就能夠攜帶新的遺傳物質到一個新的位置，正向或反向插入。通過這一機制，插入因子能夠造成染色體缺失、移位和倒位——總之，正是麥克林托克已經識別的那種遺傳重排，這是由玉米轉座所產生的。插入因子的作用過去是（現在依然是）不清楚的，但自從第一次識別出插入因子之後，就清楚它們是可以控制基因開關的。因此，看來它們可能同調節和控制現象有關。

　　在鑒定插入順序後不久，發生了一個甚至更戲劇性的情況：在沙爾門氏菌細菌中發現了基因的流動性，這一次是直接與藥物有關的。如所周知，有時表現細菌抗藥性的基因是能以驚人的速率傳開的。在七十年代中期，它們迅速擴散的情況是通過它們在染色體的流動性而發現的。通常把位於一個染色體外的DNA的斷片稱為質粒，這些基因在噬菌體的背部移動。由於這，才第一次觀察到了它們。那可能僅被看作是轉導的一個例子（同在mm中所發現的相似），但不久即被證實為噬菌體獨立進行的一種現象。

　　抗藥性的基因，無論單個的或成群的，看來是隨意移動的：從質粒到噬菌體；從噬菌體到細菌染色體；從染色體上的一個位置到另一個位置，再從那兒到另一噬菌體。那使得它流到了另一個細菌上。分子分析表明攜帶抗藥性密碼的基因插入了帶有獨特結構的因子，這使人聯想到可能是一個機制來控制它們的流動性的。對兩端的基因進行約束的DNA的順序的特徵，是能夠反復地相互轉化（或有時反復地直接轉化），通過同源的堿基對，它們能夠互相結合，從而形成一個獨特的幹和環的結構，這一結構在電子顯微鏡下現在已看到了。事實上，正是由於觀察到這些結構，因子兩端重複順序才得到了證明。最後，整個因子被稱為轉座子。

　　插入因子、抗藥性基因和噬菌體mm有一個共同的基本特徵：在不能正常重組時，它們能自行插入細菌染色體中，而且在這個過程中不留痕跡。在所有三種情況下，其結果都是遺傳重排。調查研究這些因子的分子結構，可迅速揭示更多的共同點。已發現約束抗藥性基因的DNA順序是極為相似的，在有些情況，同約束插入順序的DNA順序相同。因此，似乎有理由設想插入順序。在細菌染色體上有多份的複製品，它們可能作為基因整合的座位，這些座位在幾段同源的DNA的兩邊。甚至還表明它們構成了「染色體調製結構的接合處。」反復約束轉座子端點的關鍵性作用，因發現一對mm噬菌體能自行附於一段細菌DNA相對的兩端，摹擬同樣的結構和同樣的作用，而進一步得到證實。這一進展的含義是明顯可見的——在抗藥性基因中也許情況尤甚，允許這許多靈活性和這樣易於傳播的一種機制，對生物的進化是很有利的。這件事甚至在幾年以前看來還難以想像，但現在卻是合乎邏輯的。假如細菌在環境壓力下，被迫作了如此快速的改變，那麼很可能有那麼一個機制：它能大大地增加細菌的適應性。

　　當時，可移動遺傳因子（或有時被稱為「跳躍基因」）已引起了普遍的激動。但細菌轉座的論文並沒有提供足以維護麥克林托克所發現的玉米轉座因子的證明。令人啼笑皆非的是，一旦轉座現象在較低等的生物中牢固地確立了，問題就轉為：在較高級的生物中會產生轉座嗎？彼得·斯塔林格和海因茨·薩德勒是第一個（早在一九七三年）描述插入順序（IS）和麥克林托克的工作的，但直到一九七六年，他們才取得了成果。那年，在冷泉港「DNA插入因子、質粒和游離基因」專題討論會上，明確地承認用麥克林托克的術語「轉座因子」來說明所有「能夠插入基因組的幾個座位DNA的斷片。」會議記事在一年後印行。雖然在這以後，還是沒有人能十分肯定。最熱心鼓吹細菌和玉米相似之點的薩德勒本人寫道：

　　不管在染色體和質粒的進化中IS的作用如何，值得注意的
　　是在諸如玉米、果蠅和其它真核的生物上也可看到這一形式上相
　　似的因子，究竟這些真核的組成成分同已知的原核生物的IS因子
　　起源有無任何關係尚有待推測。

　　躊躇的理由是多方面的。其一，對這一工作分子方面的調查研究，使得這一類推難以成立。細菌的轉座是通過插入因子的結構特徵來識別的。麥克林托克的工作則是全部基於對它們機能的推斷。因此，如果不能識別玉米因子的結構特徵的話，就不可能對細菌和玉米的相似性具有信心。此外，分子遺傳學家對玉米遺傳的錯綜複雜仍然一無所知，麥克林托克的論點對他們來說是無法接受的。一九七七年，帕特裡夏·尼維斯和海因茨·薩德勒邁出了一大步。他們在通曉麥克林托克體系細則的基礎上發表了精心推理的論文，利用細菌和玉米現象的相似性，提出了真核控制因子的分子模型，並因此使他們的同事們向玉米靠近了。

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