英國細(xì)菌學(xué)家格里菲斯（Griffith）報(bào)告了他用肺炎雙球菌感染小鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.肺炎雙球菌主要有兩種品系：一種在細(xì)菌細(xì)胞外包裹有多糖莢膜,莢膜能保護(hù)細(xì)菌免受宿主正常防御體系的殺滅,因而在感染后能導(dǎo)致人類患肺炎,對小鼠則能使其患敗血癥而死亡.莢膜的存在也使細(xì)菌在培養(yǎng)基上形成光滑的菌落,所以被稱為光滑型或S型.S型的肺炎雙球菌又有許多種血清型,分別被稱為SⅠ、SⅡ、S Ⅲ、……等,其物質(zhì)基礎(chǔ)是構(gòu)成莢膜的多糖的差異.另一種在細(xì)菌細(xì)胞外沒有多糖莢膜,不能保護(hù)細(xì)菌免受宿主正常防御體系的殺滅,因而是不致病的.它們在培養(yǎng)基上形成粗糙的菌落,所以被稱為粗糙型或R型.R型是由于S型的肺炎雙球菌發(fā)生突變而喪失了合成莢膜的能力,發(fā)生這種突變的基因現(xiàn)在也已查清了.不同血清型的S型肺炎雙球菌都能突變形成R型,它們又都能發(fā)生回復(fù)突變形成相應(yīng)的SⅠ、SⅡ、S Ⅲ、……等.格里菲斯的實(shí)驗(yàn)是從SⅡ型細(xì)菌中分離得到突變的R型,將這些活的R型細(xì)菌與高溫殺死的SⅢ型細(xì)菌混和并注射到小鼠體內(nèi),結(jié)果小鼠竟罹患敗血癥而死亡,并且從其心血中分離到活的S Ⅲ型肺炎雙球菌.
這一結(jié)果可以有3種解釋：⑴S Ⅲ型肺炎雙球菌也許并沒有完全被高溫殺死.這一解釋很快被否定,因?yàn)閱为?dú)注射高溫殺死的S Ⅲ型細(xì)菌并不能使小鼠患敗血癥而死亡.⑵R型細(xì)菌發(fā)生了回復(fù)突變.這一解釋也不能成立,因?yàn)樗褂玫腞型細(xì)菌是來自SⅡ型細(xì)菌的突變,如發(fā)生回復(fù)突變,從死鼠心血中理應(yīng)分離到活的SⅡ型而非S Ⅲ型肺炎雙球菌.⑶R型細(xì)菌從高溫殺死的S Ⅲ型細(xì)菌中獲得了某種物質(zhì),導(dǎo)致類型轉(zhuǎn)化,具備了合成S Ⅲ型多糖莢膜的能力.格里菲斯選擇了這種解釋.1931年發(fā)現(xiàn)高溫殺死的S Ⅲ型細(xì)菌能導(dǎo)致體外培養(yǎng)的R型細(xì)菌發(fā)生同樣的轉(zhuǎn)化,1933年又發(fā)現(xiàn)SⅢ型細(xì)菌的無細(xì)胞提取物也能轉(zhuǎn)化體外培養(yǎng)的R型細(xì)菌,進(jìn)一步肯定了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化.導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)被稱為轉(zhuǎn)化因子.1941年,格里菲斯在一次希特勒發(fā)動的倫敦大轟炸中因?qū)嶒?yàn)室中彈而不幸身亡.艾弗里等進(jìn)一步對轉(zhuǎn)化因子進(jìn)行研究,其方法是將含有轉(zhuǎn)化因子的SⅢ型肺炎雙球菌無細(xì)胞提取物中的各組分分別進(jìn)行鑒定.他們開始也以為轉(zhuǎn)化因子最可能是某種蛋白質(zhì),但用蛋白酶將各種蛋白質(zhì)從提取物中除去后卻發(fā)現(xiàn)其剩余物質(zhì)仍保持著轉(zhuǎn)化能力.提取物中的類脂、多糖、RNA等組分在隨后的實(shí)驗(yàn)中也都被排除.然而,只要提取物中還有DNA,并且只需極低劑量,就能轉(zhuǎn)化體外培養(yǎng)的R型細(xì)菌.轉(zhuǎn)化后形成的S Ⅲ型肺炎雙球菌其無細(xì)胞提取物中的DNA也能轉(zhuǎn)化體外培養(yǎng)的R型細(xì)菌.他們因此得出結(jié)論：轉(zhuǎn)化因子是DNA.艾弗里等1944年的報(bào)告使人們感到非常意外,因?yàn)?轉(zhuǎn)化因子意味著決定遺傳性狀的物質(zhì),由于“四核苷酸假說”的統(tǒng)治,人們無法接受DNA是遺傳物質(zhì)這個(gè)事實(shí).懷疑主要集中在兩個(gè)方面：⑴不少人認(rèn)為,DNA并非遺傳物質(zhì),而只是莢膜形成的生理過程中發(fā)揮作用的一種物質(zhì).然而,隨后的實(shí)驗(yàn)證明,一些與莢膜形成無關(guān)的性狀也會因DNA而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化.例如,1949年證明從青霉素抗性的S型肺炎雙球菌中提取的DNA能使從青霉素敏感性的S型肺炎雙球菌突變而成的R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為青霉素抗性S型細(xì)菌；用鏈霉素抗性和敏感性肺炎雙球菌做轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)也得到類似的結(jié)果.這說明,用于這些實(shí)驗(yàn)的S型肺炎雙球菌其DNA不但帶有形成莢膜所需的遺傳信息,而且還帶有形成青霉素抗性和鏈霉素抗性所需的遺傳信息.⑵更多的人則認(rèn)為在艾弗里等所得的轉(zhuǎn)化因子DNA中仍混雜有少量的蛋白質(zhì),而正是這少量的蛋白質(zhì)才是實(shí)際起轉(zhuǎn)化作用的物質(zhì).事實(shí)上,到1949年,轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)已將作為轉(zhuǎn)化因子的DNA純化到所含蛋白質(zhì)不高于0.02%的程度,此時(shí)的轉(zhuǎn)化效率不但不減,反而增高.盡管在今天看來,艾弗里等的一系列實(shí)驗(yàn)及其得出的結(jié)論都很有說服力,但在20世紀(jì)40年代,由于“四核苷酸假說”的影響,相信DNA是遺傳物質(zhì)的人是極少極少的.