前言
一個科學上的創新與突破，在於一些孜孜屹屹的科學家，持續的累積智慧與成就。生為二十一世紀的現代人，我們時時刻刻在享受科學發現與發明所帶來的便利；生物學的發展上，也逐漸由基因體時代跨入後基因組時期，我們可於實驗室中重組出所期望的生物體，而許多疾病的治療與研究也可由基因的觀點切入而獲得突破。
而往前追溯，這份分子生物學的研究風潮歸功於遺傳機制的解開。每當提起這份成就，人們通常第一個聯想到的是解開DNA結構之謎的華生和克立克。然而後人的成就往往歸功於前人經驗的累積，華生和克立克的成就絕非獨自可達成，在他們之前已有許多卓越的科學家於科學的舞台上展露風華，為DNA結構之謎的解開奠定了基礎。本份報告，即是要描寫其中的幾個幕後功臣--
Luria、Hershey及Delbrück的故事。
年代背景
人們對微生物的接觸展開於1676年雷文霍克（Leeuwenhoek）創造出最簡單的光學顯微境後。首先啟發了一連串細菌的發現與研究，包跨了各類細菌的發現，及各式滅菌法的產生。人們對病毒的認識則較晚，自俄國植物學家伊凡諾斯基（Iwanowski）發現將患菸草鑲嵌病的病株，磨成汁液通過磁濾器，仍可引起感染而發現了病毒的存在後，才帶動了一連串病毒的發現與研究。（1）
在病毒學發展的同時，隨著人們對微小生命的逐漸了解，人們想探究遺傳單位及機制的興趣也逐漸引發。當時期的人尚不清楚遺傳物質是什麼？位於何處？因此有許多探究真相的實驗開始展開。
1920年，葛利菲斯（Griffith）藉由肺炎雙球菌的實驗證明了遺傳物質位於細胞內。1940年代，愛伐利（Avery）則證實了導致肺炎雙球菌莢膜型轉變的因子，為帶有遺傳訊息之去氧核糖核酸（DNA）（2）（3）。雖然Avery實驗的證據確鑿，但由於此實驗牽涉到實驗物質的純化程度，使人們高度懷疑DNA為遺傳物質的真實性。真正教所有人信服遺傳物質為DNA，噬菌體（bacteriophage）所扮演的角色功不可沒。噬菌體是英國細菌學家托沃特（Twort）在1915年所發現，之後便沒有什麼突破性的發現及應用。然而，卻有一些人在解開遺傳物質之謎的強烈競爭中，將敏銳的眼光投注於此種病毒的研究上，終於得證遺傳物質為DNA，同時也開啟了一條通往分子生物學領域的門。他們即是－Luria、Hershey及Delbrück。
三雄的崛起
Delbrück在1906年9月4日出生於德國柏林，為家中七個孩子中最小的一個。父親為史學家，母親則為化學家的外孫女。
Delbrück他在童年時期就已建立科學的興趣。他最先朝向天文學發展，直到他在Göttingen大學做畢業研究的後幾年，才將注意力轉移到理論物理的層次，此時正逢量子力學逐漸興起的時期。
1929~1932年這段期間，Delbrück分別於英國、瑞士及丹麥
展開他對物理學的博士後研究。在這段異鄉求學的時期，異國的文化與知識的交流，使他的眼界大開。同時，他的指導教授之一－Niels Bohr ，正嘗試將量子論更進一步推廣到科學的其他領域，特別著重於醫藥及生物學方面，因此Delbrück得已建立對生物學的初步接觸。1932年，Delbrück重返柏林，當Lise
Meither的研究助理。此時小群的物理學家開始和生物學家開始建立一些私人的會晤，彼此交流。在這種風氣下，大大刺激了Delbrück在生物學上的求知欲望，並因緣際會地接觸到遺傳學研究的領域，在這段時期內，他與Timofeeff及Zimmer等遺傳學家發表了一連串有關突變發生原因（mutagenesis）的論文，其中最有名的即為1935年發表於Schroedinger的小本出版作品「生命是什麼？」（What
is life？）中的論文，在1940年代分子生物學的興起中發揮了關鍵性的影響力。
1937年，Delbrück得到洛克斐勒基金（Rockefeller
Foundation）獎助渡美至加州理工學院研究生化遺傳，就在這段期間內，他開始著手於噬菌體的研究，並和Luria和Hershey等人接觸，漸漸踏上得到諾貝爾獎的坦途。（4）（5）
Luria出生於1912年8月13日義大利的Torino。他先於出生地的Torino大學完成醫學博士的攻讀，1940年便移居美國，至田納西的Vanderbilt大學深造。曾任哥倫比亞生理外科醫學院院長，執教印第安那、伊利諾大學及麻省理工學院，主要教導有關細菌學及遺傳學相關的學科。他在菌遺傳、病毒及細菌細胞壁及細胞膜之構造的研究上，曾獲頒多次獎項，如1935年的Lepetit
prize、1965年的Lenghi prize，甚至於1969年更榮譽獲頒諾貝爾獎。（4）（5）
桃園三結義
雖然三位科學家的出生背景各不相同，卻被大同小異的專門領域互相牽引而開創出卓越成就。他們最大的共通點在於，期望找到一種最為簡單的生命型態加以研究，從中找尋出最基本的生命歷程，及最原始的自體複製（self-replication）機轉以解開生命之謎，噬菌體不約而同地成為他們研究的主要目標。1939年，Delbrück獲獎金輔助渡美深造時，首先與E.
Ellis合作研究，證明了噬菌體於潛伏在宿主的時期會大量複製產生病毒的子代，並由病毒的培養著手發展出飾板（Plaque）技術。1940年，微生物學家兼遺傳學家Luria也由義大利赴美留學，由於實驗領域上的相似性，而和Delbrück有了接觸。1940~1945年Luria和Delbrück在噬菌體的研究上展開了彼此的合作，此段期間內，他們共同闡明了噬菌體複製機制的主要特徵，Luria同時證明細菌對病毒體產生抗拒是因為突變和自然淘汰。。
在Luria和Delbrück合作的這段時期，Hershey剛好正在以噬菌體作免疫學研究上的抗原材料，而與他們二人產生聯繫，三人於焉展開了合作與研究。他們的合作形式並非聯合進行相同的實驗，而是採行彼此間物質的流通與訊息的交換。他們極力避免重複進行相同的研究工作，且以彼此的研究成過果互補闕漏。同時，他們於在冷泉港的生物實驗室中成立了所謂「噬菌體團隊」（phage
group），定期舉辦相關的研討會。
1946年，Hershey闡明了同種的virus可以不同的形態（type）存在：此為最早指出病毒可包含一個以上基因的證據。同年Delbrück也發現了當不同型態的病毒感染同一宿主時，將會發生無法預期的基因間相互作用（unexpected
genetic interaction）。Hershey作了後續研究，指出病毒表現型態（phenomenon）的不同乃起因於基因的重組現象，因此可藉此建構病毒的基因圖譜。Luria藉由他的實驗證實此一觀點：首先將噬菌體以輻射照射引發突變，造成部分基因功能的缺失；之後，將具不同突變性狀的噬菌體加以感染同一細菌，可發現恢復正常功能的野生型病毒子代，證明了病毒可行遺傳物質間的交換。（4）（6）
病毒複製機制的草圖
噬菌體（bacteriophages）即一群以細菌為感染對象的病毒。它們能在極短的時間內產生大量子代。它們對人類並無致病性，且因宿主為細菌，培養起來也較為容易。自1915年被發現以來，雖然有許多相關的研究工作進行著，卻鮮少能在生物學及醫藥方面有重大的突破。而Luria、Hershey及Delbrück成功之處在於，他們創新地以遺傳的觀點及精確的計量方法，著手研究噬菌體的特性。
依據早期M. Delbrück與E.
Ellis的one-step growth experiment，及後續的研究可勾勒出噬菌體生命歷程的草圖（以雙股DNA為主的噬菌體之lytic
cycle）：病毒感染宿主細胞後，主要可分為兩個時期—潛伏期（latent period）及釋放期（rise or burst period）。潛伏期通常相當短，宿主與病毒的表現型態將大幅的改變。宿主細胞逐漸失去合成自身物質的能力，改由複製病毒的遺傳物質及合成其所需的蛋白質。
在潛伏期的早期，並無法觀測到完整的病毒粒子，此期又特別稱為「衰弱期」（eclipse period）或黑暗期（dark phase）。此期之後，新的病毒顆粒開始在宿主內組合形成，當合成到一定數量時，便會進入釋放期，造成宿主細胞的溶解（lysis），釋放出大量的病毒顆粒。
機制此種複製機制被闡釋後，大大出乎他們三人的意料，同時帶給基礎生物學很大的衝擊：噬菌體的複製機轉及生命歷程，竟較高等生物的細胞來的複雜，且依循著近於孑然不同的方式，這樣的結果同時引發了更多人好奇與研究，進而引發的分子生物學科的發展。（4）（7）
間接影響
Hershey藉助先前研究對噬菌體的了解，1952年與Martha
Chase以T2 phage為材料做了一個著名的實驗。此實驗開始前便已知噬菌體的主要構成物質為蛋白質及DNA。為追尋何者才是真正攜帶遺傳訊息的物質，他們分別以32P標定DNA、35S標定蛋白質。將標定好的病毒感染細菌後，先以震盪器將貼附於細菌表面的物質與細菌分開，再以離心機離新將細菌離至管底。最終結果顯示懸浮液中富含35S的放射性；而由細菌所釋放的病毒子代則只能偵測到32P的放射性。（3）
由此結果直接證實了遺傳物質為DNA而非蛋白質，應證了先前Avery實驗結果的準確性，只可惜Avery此時以去世，而未能獲頒諾貝爾獎。除此以外，此實驗的結果尚給了華生與克立克很大的提示，使之專注於DNA的結構研究上，終解開了DNA結構之謎，使人們對生命現象的了解邁進了一大步。由於此實驗影響之大，因此將之命名為Hershey-Chase
experiment。
圖示如下（8）：
榮耀
1969年，Karolinska Instituent決議將此年的諾貝爾生醫獎，頒發給Luria、Hershey及Delbrück，以表揚他們在「病毒的複製機制及遺傳結構」上的貢獻。他們的成果促進了分子生物學的進展，以醫藥的觀點而言，他們的研究更促進了我們對病毒本質即所引發相關疾病的了解。他們的實驗結果同時也間接地使我們進一步了解遺傳的機制，且使我們對控制組織與器官生長與功能上，提供了一道曙光。
參考資料
1.
詹前朕，簡明微生物學，華杏出版股份有限公司，P12、13
2.
劉宇田、陳小梨等，新編微生物學，永大書局，p8~10
3.
D.P Snustad and MJ Simmons，Principles
of Genetics，2nd edition，John Wiley＆ Sons，Inc USA.偉明圖書代理，p222~224。
4.
http://www.nobel.se/index.html（Nobel
e- Museum）
5.
陳國成，圖解科學大辭典，華文書局，p1569。
6.
Nobel Foundation and W. Odelberg.
Individual sections written by H. Schuck [and others]，Nobel, the
man and his prizes，American Elsevier Pub. Co.，p201，207~208.
7.
Prescott、Harley and Klein，Microbiology，2002
5th edition，藝軒圖書公司代理，p385~386。
8.
http://www.people.virginia.edu/~rjh9u/hersheychase.html
9.
http://nobelprizes.com/（Nobel
Prize Internet Archive）
10.
http://www.nobelchannel.com（Nobel Channel）
11.
http://www.infoplease.com/ipa/A0777579.html（Nobel prizes）
