في عام 1943، نشر عالم فيزياء وعالم أحياء ورقة بحثية أكدت أحد الركائز الأساسية لنظرية التطور لداروين.

ووصفت هذه الورقة البحثية، التي أعدها ماكس ديلبروك من جامعة فاندربيلت وسلفادور لوريا من جامعة إنديانا، تجربة بسيطة تسمى "اختبار التقلب"، والتي أظهرت أن الطفرات تنشأ بشكل عفوي في البكتيريا، بدلا من ظهورها استجابة "لضغوط الانتقاء".

لقد كان هذا السؤال محل نقاش منذ أن نشر داروين كتابه الكلاسيكي "حول أصل الأنواع"في عام 1859. اقترح داروين أن التباين الطبيعي يحدث بشكل عشوائي في جميع المخلوقات، والضغوط البيئية تجعل بعض تلك التباينات أفضل أو أسوأ بالنسبة لبعض الكائنات الحية في "صراعها من أجل الوجود". وبمرور الوقت، تصبح هذه السمات أكثر شيوعًا مع بقاء الكائنات الأكثر لياقة وتكاثرًا. في المقابل، اقترح عالم الطبيعة الفرنسي جان بابتيست لامارك أوائل القرن التاسع عشر يمكن أن يحدث هذا الاختلاف بسبب الضغوط البيئية.

عندما أجرى ديلبروك ولوريا تجاربهما، كان يُعتقد أن نظرية داروين صحيحة بالنسبة للنباتات والحيوانات، لكن بعض العلماء اعتقدوا أن التفاعلات بين العاثيات - الفيروسات التي تهاجم البكتيريا - ومضيفاتها البكتيرية يمكن أن تحفز بطريقة أو بأخرى مقاومة البكتيريا للعاثيات.

جاء ديلبروك إلى الميدان بالصدفة. كان الفيزيائي الساخط قد هاجر إلى الولايات المتحدة من ألمانيا بسبب عداء النظام النازي وأصبح مهتمًا بفكرة نمذجة علم الوراثة باستخدام أفكار مستمدة من ميكانيكا الكم والنظرية الذرية.

أثناء قيامه بالبحث في كاليفورنيا، التقى بباحث كان يدرس بكتيريا مميزة حديثًا تسمى الإشريكية القولونية, والتي تم استزراعها من مياه الصرف الصحي في لوس أنجلوس. وقد حدد الباحث العاثيات التي تفترس الإشريكية القولونية. لقد انبهر ديلبروك بمدى سهولة تحديد وحساب جزيئات العاثيات الفردية تحت المجهر.

وروى ديلبروك: "يمكنك وضعها على طبق به حديقة من البكتيريا، وفي صباح اليوم التالي، سيأكل كل جزيء فيروس ثقبًا مجهريًا بحجم 1 ملم (0.04 بوصة) في العشب". في التاريخ الشفهي الذي تم التقاطه في السبعينيات. "بدا لي هذا أبعد من أحلامي الجامحة في إجراء تجارب بسيطة على شيء مثل الذرات في علم الأحياء."

في ديسمبر 1940، في مختبر كولد سبرينج هاربور في نيويورك، التقى ديلبروك بلوريا، وهي طبيبة يهودية إيطالية. مثل ديلبروك، فر لوريا من النازيين، ومثل ديلبروك، كان يشعر بالملل من التخصص الذي اختاره.

شهدت لوريا بعض الأعمال المبكرة على العاثيات وأصبحت أيضًا مفتونة بفكرة استخدام العاثيات للتحقيق الجينات كما لو كانت مجموعة من الذرات. في ذلك الوقت، كان الناس يفهمون فكرة الجينات، ولكن لم يكن لديهم سوى القليل من الفهم لما تتكون منه.

بعد حوالي تسعة أشهر من لقائهما، قرر الثنائي اختبار ما إذا كانت العاثيات قادرة على تحفيز المقاومة الإشريكية القولونية. لقد كانوا عالقين في كيفية المضي قدمًا، حتى تحدثت لوريا مع زميل لها كان يلعب الفتحات. لقد أدرك أنه يمكن استخدام الإحصائيات للتمييز بين الطفرات العشوائية وتلك التي تحدثها العاثيات، وبعبارة أخرى، لتحديد اتجاه السبب والنتيجة.

لقد ملأوا مجموعة من الأنابيب بها الإشريكية القولونية ومن ثم تعريض البكتيريا للعاثيات وزراعتها بشكل تسلسلي على أطباق. ورأوا أنه إذا تم اكتساب الطفرات، فإن كل الصفائح ستتطور الإشريكية القولونية مع طفرات المقاومة عند مستوى تقريبًا نفس النسب، وفقط بعد تم تقديم بالعاثية إلى اللوحات. وعلى النقيض من ذلك، إذا نشأت الطفرات بشكل عشوائي، فسيكون هناك المزيد من التباين في عدد البكتيريا المقاومة بين الثقافات؛ قد يكون بعضها عبارة عن "ألواح الفوز بالجائزة الكبرى" مع العديد من المقاومة الإشريكية القولونية لأنها صادف أنها تطورت جينات المقاومة في وقت مبكر من نمو الثقافة، وليس في وقت لاحق.

وأصبح هذا معروفًا باسم "اختبار التقلب"، ونشر الثنائي نتائجهما التي تؤكد ذلك الطفرات تنشأ بشكل عشوائي في البكتيريا في عام 1943.

وفي العام نفسه، بدأوا التعاون مع ألفريد هيرشي، عالم الكيمياء الميكروبية الذي كان يعمل آنذاك في جامعة واشنطن في سانت لويس. سيواصل الثلاثي إظهار أن العاثيات تحتوي على أكثر من جين واحد، وأن الفيروسات يمكنها تبادل المعلومات الجينية مع بعضها البعض داخل نفس البكتيريا، وهو ما يُعرف باسم إعادة التركيب الجيني. وفي وقت لاحق، أظهر هيرشي ومعاونته مارثا تشيس أن الحمض النووي هو العامل الأساسي الناقل لتلك المعلومات الجينية. سيحصل هيرشي ولوريا وديلبروك على 1969 جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لإسهاماتهم في علم الوراثة.

ومن المثير للاهتمام، أنه في حين أن عملهم عزز الفرضية الداروينية القائلة بأن الانتقاء الطبيعي يعمل على أساس التنوع العشوائي، فإن بعض الأبحاث الحديثة تشير إلى ذلك ليست كل الطفرات عشوائية تمامًا. تحدث معدلات الطفرات في "الجينات الأساسية" بمعدلات أقل منها في الطفرات العرضية، على الأقل في بعض النباتات. وتشير الأبحاث الحديثة إلى أنه إذا كان الفريق قد اختار نظامًا مختلفًا من البكتيريا والعاثيات لدراسته، مثل هذا النظام استخدموا نظام المناعة البكتيري كريسبر لمحاربة العاثيات – لم تكن النتائج الإحصائية واضحة المعالم.