嘗試 進行 紅 麵包黴 的 轉形 ， 但是 沒有 成功 。 1945年 ， 他 開始 嘗試 做 大腸 桿菌 的 交配 ， 看 細菌 是否 和 紅 麵包黴 一樣 能 進行 有 性 生殖 ， 也 沒有 成功 。 這 時候 的 塔特姆 剛好 從 史丹佛 大學 搬到 耶魯 大學 ， 他 的 研究 系統 也 從 紅 麵包黴 改成 比較 簡單 的 大腸 桿菌 。 不過 ， 他 使用 的 大腸 桿菌 品系 K12 ， 是 史丹佛 大學 微生物系 收藏 的 品系 ， 而 不 是 「 噬菌體 條約 」 規範 使用 的 大腸 桿菌 品系 B 。 他 從 K12 分離 了 很多 株 營養 需求 突變株 ， 就 像 當年 他們 做 的 紅 麵包黴 研究 一樣 。 萊恩 建議 賴德堡 和 塔特姆 聯絡 ， 或許 可以 得到 幫助 。 賴德堡 寫信 給 塔特姆 ， 塔特姆 就 讓 賴德堡 到 耶魯 做 大腸 桿菌 的 交配 研究 。 賴德堡 本來 打算 待 三 個 月 ， 最多 六 個 月 ， 結果 實驗 很 順利 ， 幾 個 星期 就 有 成果 。 他 停 不 下 手 ， 於是 請 了 一 年 的 假 ， 繼續 留在 耶魯 研究 。 這 段 時間 他 的 新婚 太太 伊絲特 （ Esther ） 也 和 他 一起 研究 。 伊絲特 也 是 個 非常 有 才氣 的 科學家 。 賴德堡 用 塔特姆 的 K12 突變株 進行 交配 。 細菌 太 小 ， 無法 像 動物 或者 植物 那樣 在 實驗室 中 操縱 個體 ， 做 一 對 一 的 交配 ， 只 能 把 兩 種 不同 的 菌株 混 在 試管 中 。 要 如何 知道 細菌 有 交配 呢 ？ 賴德堡 根據 的 是 遺傳 重組 ， 也 就 是 基因 的 交換 。 生物 個體 發生 基因 的 交換 就 表示 發生 過 交配 ， 這 是 兩性 生殖 的 特點 。 賴德堡 將 兩 株 帶有 不同 突變 的 K12 菌株 一起 培養 ， 看 會不會 產生 基因 重組 的 後代 。 賴德堡 使用 的 就 是 塔特姆 分離到 的 營養 需求 突變株 。 野生 的 大腸 桿菌 不 需要 特別 提供 胺基酸 或 維生素 就 可 在 基本 培養基 生長 。 賴德堡 開始 用 兩 株 突變株 ， A株 和 B 株 。 A 株 有 三 個 突變 ， 需要 蘇胺酸 （ threonine ） 、 白胺酸 （ leucine ） 和 硫胺素 （ thiamin ） 才 能 生長 ； B 株 也 有 三 個 突變 ， 需要 生物素 、 苯丙胺酸染 （ phenylalanine ） 和 胱胺酸 （ cystine ） 才 能 生長 。 他 將 這 兩 株 混合 在一起 培養 之後 ， 真的 在 後代 的 細菌 中 發現 不 需要 依賴 任何 這些 養份 的 野生型 菌株 。 這些 野生型 菌株 出現 的 頻率 很 低 ， 大約 百萬分之一 ， 但是 相對 下 ， A 株 或 B株 單獨 培養 的話 ， 子代 中 都 完全 沒 看到 野生型 的 出現 。 這 個 結果 顯示 A 株 和 B株 之間 有 基因 的 交換 發生 ， 要不是 A 株 將 製造 生物素 、 苯丙胺酸 和 胱胺酸 的 基因 傳遞給 B 株 ， 就 是 B株 將 製造 蘇胺酸 、 白胺酸 和 硫胺素 的 基因 傳遞給 A 株。 1946年 賴德堡 和 塔特姆 發表 這些 結果 。 就 這樣 ， 賴德堡 發現 了 細菌 的 交配 行為 ， 他 稱 之 為 「 接合 」 （ conjugation ） 。 這 個 名詞 ， 中文 常常 翻譯成 「 接合 生殖 」 ， 這 是 錯誤 的 ， 因為 細菌 的 交配 和 動植物 的 交配 不 一樣 。 動植物 的 交配 是 繁殖 子代 必需 的 行為 ； 細菌 的 交配 卻 只有 交換 基因 ， 沒有 繁殖 子代 （ 見 下文 ） 。 質體 與 染色體 的 傳遞 賴德堡 後來 就 用 他 的 研究 成果 在 耶魯 大學 取得 博士 學位 。 之後 ， 他 申請到 威斯康辛 大學 擔任 教職 ， 就 放棄 了 在 哥倫比亞 大學 的 醫學 學業 。 這 期間 ， 賴德堡 繼續 做 了 更多 的 接合 實驗 ， 觀察到 很多 不同 基因 之間 的 重組 。 這些 基因 之間 的 重組 頻率 高低 不等 ， 重組 頻率 低於 50% 的 ， 表示 二 者 之間 有 聯鎖 關係 （ 見 第2 章 ） 。 賴德堡 拿 這些 有 聯鎖 的 重組 頻率 建構 大腸 桿菌 的 遺傳 地圖 。 他 在 1951年 發表 了 第一 個 大腸 桿菌 的 遺傳 地圖 。 這 個 遺傳 地圖 和 其他 生物 的 遺傳 地圖 不 一樣 ， 有 分叉 ， 而且 不只 一 個 分叉 。 賴德堡 沒有 好 的 解釋 ， 只 說 它 不一定 是 代表 大腸 桿菌 的 染色體 在 細胞 中 所 處 的 情況 。 這 是 怎麼 回 事 呢 ？ 如果 遺傳 地圖 反映 染色體 的 結構 ， 難道 大腸 桿菌 的 染色體 是 分叉 的 ？ 後來 才 知道 ， 問題 出 在 賴德堡 把 大腸 桿菌 的 接合 當做 動植物 的 有 性 生殖 看待 。 動植物 的 有 性 生殖 中 ， 父系 和 母系 的 染色體 貢獻 一樣 多 ， 各 出 一 套 ， 結合成 雙倍體 （ 有 兩 套 染色體 ） 。 但 賴德堡 不 知道 大腸 桿菌 的 接合 ， 和 動植物 的 有 性 生殖 很 不 一樣 。 第一 條 線索 來自 英國 劍橋 的 細菌學家 海斯 （ William Hayes ） 。 海斯 間接 從 義大利 遺傳學家 卡瓦利–斯福札 （ Luca Cavalli-Sforza ） 手 中 得到 一些 接合 實驗 所 需要 的 菌種 ， 開始 做 這 方面 的 實驗 。 他 發現 如果 在 兩 株 菌種 進行 接合 的 時候 ， 用 抗生素 殺死 其中 一 株 ， 重組株 就 不 出現 ； 但是 如果 用 抗生素 殺死 另 一 株 ， 重組株 還是 會 出現 。 海斯 於是 推論 進行 交配 的 兩 株 細菌 是 不 相等 的 ， 其中 一 株 不必 是 活 的 ， 另外 一 株 則 必須 存活 。 重組 應該 是 發生 在 必須 存活 的 那 株 細菌 中 ， 可以 被 殺死 的 那 株 細菌 只是 提供 染色體 給 沒 殺死 的 細菌 ， 在 裡面 發生 重組 。 海斯 稱 那 提供 染色體 的 菌株 為 「 雄性 」 ， 接受 染色體 的 菌株 為 「 雌性 」 。 海斯 還 觀察到 ， 除了 參與 交換 的 那 幾 個 突變 基因 之外 ， 重組株 的 染色體 所 攜帶 其他 突變 基因 大都 是 來自 「 雌性 」 ， 很少 是 來自 「 雄性 」 。 他 認為 這 是 因為 「 雄性 」 的 染色體 沒有 全部 傳遞到 「 雌性 」 細胞 中 ， 只 有 一 小 部份 傳遞 過去 。 這 個 想法 ， 賴德堡 本來 不 接受 ， 但是 後來 的 研究 發現 海斯 的 推論 正確 。 「 雄性 」 的 細菌 在 接合 過程 確實 只 傳遞 一 小 部份 的 染色體 到 「 雌性 」 的 細菌 中 ， 和 完整 的 雌性 染色體 發生 交換 。 這 種 不 對等 的 交換 ， 不同於 真核 生物 的 有 性 生殖 ， 也 當然 不能 用 染色體 對等 交換 的 模型 來 製作 遺傳 地圖 ， 怪不得 賴德堡 建構 的 遺傳 地圖 有 分叉 。 海斯 還 發現 「 雄性 」 菌株 有時候 會 失去 傳遞 染色體 的 能力 ， 變成 「 雌性 」