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赫尔希和蔡斯的实验能否证明“蛋白质不是遗传物质”？林颖韬 课堂教学 赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染实验”是高中生物教材中的一个重要实验，也是生命科学发展史上的经典实验，但经过某年的一道高考题后，关于此实验能否证明“蛋白质不是遗传物质”在广大教师和学生中产生巨大争议，本文就各方观点做一汇总，并就各方做一分析：观点一：可以证明“蛋白质不是遗传物质”（1）证明了DNA是遗传物质就说明蛋白质不是遗传物质作为遗传物质，必须能够从亲代传递给子代。噬菌体的所有物质中，只有DNA从亲代传递给了子代，参与了噬菌体的繁殖过程并传递给后代，后代的性状必定是由DNA决定的，所以遗传物质是DNA。蛋白质并没有进入细菌内，没有参与噬菌体的繁殖过程，也没有传递给后代，所以后代的性状不可能是蛋白质决定的，所以蛋白质不是遗传物质。已经说明了DNA是遗传物质，也就间接说明了蛋白质不是遗传物质，所以对蛋白质就没有必要再去做像DNA那样的实验，以进行直接的验证。（2）逻辑推理证明，此观点主要有两种方式：三段式推理：推论一：噬菌体在大肠杆菌中繁殖；蛋白质没有进入大肠杆菌；所以蛋白质没有参与噬菌体的繁殖；推论二：遗传物质在繁殖过程中必须发挥作用；蛋白质没有参与噬菌体的繁殖；所以蛋白质不是遗传物质。经过以上两步必然性推理，可以推断出蛋白质不是遗传物质。反问式推理；如果蛋白质是遗传物质，请问它为什么从未进入过宿主细胞内？有这样默默无闻、从不作为的遗传物质吗？那怕它偶尔进入一次也成呀，可是它从未踏入宿主细胞半步呀。是人为设置了障碍吗？不是！这是自然状态下的侵染过程，蛋白质有足够的机会进入宿主细胞，然而蛋白质没有进入，这是进化的结果，本身就说明它不具备遗传物质的资格。难道它是遗传物质，却可以不进入宿主细胞就能指导子代噬菌体的合成？说明蛋白质在噬菌体的亲代和子代之间不具有连续性！（3）教材文字可以证明必修2教材第59页，“本章小结”第13行明确指出：“1944年艾弗里的肺炎双球菌转化实验和1952年赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明：亲代的各种性状是通过DNA遗传给后代的：DNA，而非蛋白质，是遗传物质。”教材中已经明确指出：赫尔希与蔡斯的实验可以证明“蛋白质不是遗传物质”。观点二：不能证明“蛋白质不是遗传物质”（1）遗传物质不能非此即彼。此实验所做的假设应该有三种：只有DNA是遗传物质；只有蛋白质是遗传物质；DNA和蛋白质都是遗传物质（这个观点现在来看有些荒谬，但当时还不知道谁是遗传物质的情况下，这种可能性还是有的。）“证明了DNA是遗传物质就说明蛋白质不是遗传物质”忽视了以上的第三种情况。朊病毒发现之前，科学界公认病毒是由蛋白质和核酸构成的，如果在那时候设计实验病毒的组成成分，是不是证明了其组成成分不是DNA+蛋白质，就说明成分就是RNA+蛋白质？ （2）缺乏直接实验证据。要证明某种物质的作用，应该单独使用这种物质去操作以观察它的作用，这是直接实验。赫尔希和蔡斯的实验缺乏蛋白质进入的对照试验，蛋白质没有进入大肠杆菌，没有机会展现其作为遗传物质的机会。要证明蛋白质是不是遗传物质，就要蛋白质亲自来“操刀”，需要增加蛋白质单独进入大肠杆菌的补充实验，看它能不能起到遗传物质的作用。可能它是，可能它不是，但不管怎样实验现象更具说服力。（3）认为推理不一定完全正确；推断有两种，一种是或然性推断，一种是必然性推断。或然性推断需要验证；必然性推断只需要推断的前提成立，推断的结果就必然成立，不需要验证。推论是属于逻辑推理的，两种推论在分析问题时最大的问题在于究竟哪些是或然性的，哪些是必然性的，判断的方法就是实验证明或是事实证明。科学探究不是想当然，不能因为蛋白质没有进入细胞就说明“蛋白质一定不是遗传物质”。但我们不能下结论说它“就不是遗传物质”，（4）教材文字的叙述教材45页也有这样一段文字：“赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是真正的遗传物质。”此段文字可以说明“DNA是遗传物质”，但没有说“蛋白质不是遗传物质”这样的话，或许其中更有深意。综上所述，两方观点各有千秋，各有所长，产生的争论我认为应该从两个角度来分析：（1）认识真理的方法不同。人类认识科学真理要依赖一定的科学研究方法，科学研究方法是人们在科学研究中所遵循的途径和所运用的各种方法和手段的总称，简称为科学方法。科学方法是具有一定结构的一个支系，按照不同的标准可以做不同的分类，哲学方法是层次最高、应用最普遍的方法，能够运用于以自然界、社会和思维为研究对象的所有科学部门。往下是一些基本的通用的科学方法，如逻辑方法、数学方法、系统方法、实验方法等。对于争论两方，支持一方强调用逻辑推理即已证明，实验证明纯属多余；否定一方认为逻辑推理固然有用，但实验论证更为有效和说服力，这些是认识真理的两种不同方法而已，它们是通向“罗马”的两条不同道路而已，事实上两者并不矛盾。（2）问题分析时的前提不同。在赫尔希和蔡斯做噬菌体侵染细菌实验之前已有艾弗里的实验，但艾弗里的实验材料处理有些遗憾，DNA中混有极少量的蛋白质。除此外，当时人们已经认识到染色体起遗传作用，遗传物质为染色体的主要成分DNA和蛋白质其中之一。就是在已有这些科学史的前提之下，支持一方认为“只要证明了DNA是遗传物质就说明蛋白质不是遗传物质。”而否定一方则仅仅只考虑赫尔希和蔡斯的实验，没有考虑艾弗里及其他科学家的实验，因此在做前提假设时有三种情况：只有DNA是遗传物质；只有蛋白质是遗传物质；DNA和蛋白质都是遗传物质，也正是分析时考虑的前提不同导致双发争论不休，事实上双方都有各自道理。关于这一点，支持一方所依赖的证据之一教材59页的“本章小结”，在文字描述时也是指“1944年艾弗里的肺炎双球菌转化实验和1952年赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明”，是两个经典实验共同证明“蛋白质不是遗传物质”，如果仅涉及赫尔希与蔡斯的实验还不能证明此观点。（此文已在中学生物教学发表，并感谢互动平台的张一、王彬、刘本举、谢国富、王为海、李金安、羊垂功、孙鸿才、王鹏程等老师）