斯坦利发现：病毒的自我催化能力与核酸形式

1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质。随后，诺斯罗普通过使胃蛋白酶等其他酶形成结晶而扩大了萨姆纳的成果，使化学界受到了激励，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。

这样一来，原本神秘莫测的酶成了看得见摸得着的东西——蛋白质分子。同样难于理解的病毒又究竟是什么呢？

▲斯坦利

▲电镜下的烟草花叶病毒。病毒外壳由蛋白质组成

1935年，斯坦利发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏，受到这一现象的启发，他几乎磨了上吨重的感染花叶病的烟叶，试图用提纯酶的方法把病毒提取出来，结果得到了一小匙在显微镜下看来是针状结晶的东西。他把结晶物放在少量水中，用手指沾了一点溶液在健康的烟叶上磨擦了几下，一周后，这棵烟草也得了同样类型的花叶病。可见，提取出来的东西的确是具有侵染性的烟草花叶病毒。今天在美国加州大学的斯坦利实验室里，仍保留着一个标注着“Tob.Mos.”字样的瓶子，其中就盛着当年第一次提取的烟草花叶病毒。

▲脊髓灰质炎病毒

各种实验结果证实，提取出来的结晶物质就是蛋白质。初步的渗透压和扩散测定表明，这种蛋白质的分子量高达几百万。其结晶制品的侵染性依赖于蛋白质的完整性。侵染性被认为是病毒蛋白质的一种性质。斯坦利的研究论文于1953年发表在《科学》杂志上，他在论文中写道：“烟草花叶病毒是一种具有自我催化能力的蛋白质，它的增殖需要活体细胞的存在。”在获得烟草花叶病毒结晶之后将近20年的时间里，许多其他病毒也相继被结晶出来。1955年，科学家成功地结晶了脊髓灰质炎病毒，它是第一个被结晶出来的动物病毒。然而，斯坦利在他的结晶工作中并未注意到病毒的含磷组分。1936年在纯化的烟草花叶病毒中发现了含磷和糖类的组分，它们以核糖核酸的形式存在，通过热变化，这种核酸可以从病毒粒子中释放出来。这一发现不久也被斯坦利所证实。斯坦利及其同事还证实了几种不同植物病毒的核酸也能从核蛋白的形式中被分离出来。后来的研究表明，病毒并不是一种纯粹的蛋白质，它是由蛋白质与核酸组合而成的，但当时人们还没有充分认识到核酸的重要性。(www.xing528.com)

▲电镜下观察到的噬菌体

烟草花叶病毒的结晶及其化学本质的发现是对医学和生物科学的巨大贡献，它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质，而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。鉴于斯坦利在烟草花叶病毒研究中的突出贡献，1946年他被授予诺贝尔奖，这是病毒学领域第一位获此殊荣的科学家。

从阿道夫·梅尔到斯坦利，科学家们围绕着烟草花叶病毒的研究越来越深入，但却始终不得见其庐山真面目，直到电子显微镜研制成功才揭开了它的神秘面纱，病毒终于被从“看不见的实体”的名单中除去了。

相关链接——什么是酶？

酶是由活细胞产生的具有催化作用的生物大分子。酶的绝大多数是蛋白质。20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech）和奥特曼（S.Altman）发现少数RNA也具有生物催化的作用。