從巴斯德（L.Pasteur）、科赫和詹納（E.Jenner）等開(kāi)創(chuàng)微生物學(xué)研究起，就產(chǎn)生了有關(guān)細(xì)菌遺傳和變異的概念，特別是科赫發(fā)明了用凝膠制作的固體培養(yǎng)基，使醫(yī)生和科學(xué)家很容易地能得到單個(gè)細(xì)菌起源的菌落，即遺傳起源單一的細(xì)菌克隆。但是，長(zhǎng)期以來(lái)流行的關(guān)于細(xì)菌變異起源的“獲得性”認(rèn)識(shí)堵住了微生物遺傳學(xué)發(fā)展的道路。直到 1940年，英國(guó)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)權(quán)威欣謝爾伍德（C.Hinshelwood）在《細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)動(dòng)力學(xué)》一書(shū)中還堅(jiān)持：“抗藥性是細(xì)菌細(xì)胞正常代謝的穩(wěn)態(tài)平衡在藥物的影響下，被移位到一個(gè)較不易受藥物干擾的新的穩(wěn)態(tài)平衡上去了。”這是當(dāng)時(shí)流行的藥物適應(yīng)系統(tǒng)論的代表性觀點(diǎn)。細(xì)菌的藥物適應(yīng)被稱(chēng)為是“拉馬克的獲得性遺傳”觀點(diǎn)的最后一塊“領(lǐng)地”。

1941年比德?tīng)柡退啬酚面滄呙棺龅臓I(yíng)養(yǎng)缺陷型突變研究，標(biāo)志著微生物遺傳學(xué)的萌芽，而1943年盧里亞和德?tīng)柌紖慰岁P(guān)于大腸桿菌抗噬菌體突變研究論文的發(fā)表，則是微生物遺傳學(xué)形成的里程碑。盧里亞和德?tīng)柌紖慰擞迷O(shè)計(jì)嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)論證細(xì)菌的抗性是基因突變的結(jié)果，所謂“獲得性遺傳式的適應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)際上是基因突變和環(huán)境選擇共同作用的結(jié)果。他們的論文使人們認(rèn)識(shí)到細(xì)菌菌落的遺傳性狀，并不是高等生物中看到的那種在個(gè)體水平上呈現(xiàn)的性狀，而是若干個(gè)世代的子裔構(gòu)成的群體特征。然而，生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)，即群體中不同基因型個(gè)體的相對(duì)頻率，是會(huì)在環(huán)境因素的選擇作用下發(fā)生定向改變的。盧里亞和德?tīng)柌紖慰说奈恼聦?duì)細(xì)菌遺傳學(xué)的貢獻(xiàn)，猶如孟德?tīng)柕恼撐膶?duì)整個(gè)遺傳學(xué)的貢獻(xiàn)。

微生物多數(shù)是以單倍體世代為主的，它的單細(xì)胞狀態(tài)使它和周?chē)h(huán)境的相互作用均勻而迅速。微生物代謝旺盛、繁殖世代短、群體更新周期比高等生物短得多，這些都是微生物群體對(duì)環(huán)境選擇作用反應(yīng)快速、靈敏、容易顯效的主要原因。從某種意義上講，微生物遺傳學(xué)研究是一種如何巧妙地運(yùn)用選擇手段的實(shí)驗(yàn)研究。

在突變的研究中，可以利用適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件在數(shù)以?xún)|萬(wàn)計(jì)的細(xì)菌或病毒個(gè)體組成的群體中選擇出具有某種遺傳特征的個(gè)體，并迅速地獲得突變細(xì)胞組成的群體，還能進(jìn)一步從中選出雙重或多重突變體。

在雜交重組實(shí)驗(yàn)中，我們可以用特定的培養(yǎng)基組分來(lái)阻止親代細(xì)胞的生長(zhǎng)，而讓出現(xiàn)頻率低至108甚至更低的重組體迅速增殖，形成雜種細(xì)胞克隆。

研究細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染，進(jìn)行基因定位、基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控的研究，無(wú)不依賴(lài)適當(dāng)?shù)倪x擇手段。這些研究不僅使我們能借以研究發(fā)生概率極低的小概率事件，還有機(jī)會(huì)來(lái)發(fā)現(xiàn)在群體較小的實(shí)驗(yàn)樣本中難以觀察到的科學(xué)事件，促進(jìn)新的科學(xué)概念的形成與發(fā)展。

本章將會(huì)從千變?nèi)f化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，領(lǐng)略選擇的作用和運(yùn)用選擇手段的一些科學(xué)原則。