摩尔根的影响
首先做到这一点的,是美国生物学家摩尔根。20 世纪初,由于其对果蝇的研究,在遗传因子和染色体方面取得了令世人震惊的重大的进展。
摩尔根是个不同凡响的人物,他把遗传因子理论和染色体研究结合起来,发现染色体就是遗传因子载体,他也因此而获得 1933 年的诺贝尔奖。
托马斯·亨特·摩尔根于 1866 年 9 月 25 日出生在肯塔基州列克辛顿这样一个名门望族之家。他的父亲曾经担任过美国驻外领事。他母亲的祖父弗朗西斯·斯科特是有名的美国国歌《星条旗》的词作者。
摩尔根从青少年时代起,就表现了其卓尔不群的个性。
他身高超过 1.83 米,一双蓝眼睛蓝得令人吃惊。他从来都不修边幅,找不到裤带的时候,有时就用一根绳子扎裤子。甚至有一次,他发现衬衫上被烟头烧了一个洞,便找来一张小白纸,用浆糊把洞给贴起来。
他热爱大自然,常常拿着采虫网到处旅行,采集动植物,制成标本。他还跟随美国的一支地质考察队在家乡的山区工作过两个夏天。有一次,他还独自一人跑到波士顿的海洋生物站,饶有兴趣地进行海洋生物的实验研究。他对动植物有着强烈的兴趣和无限的好奇心。正是这种兴趣和爱好,驱
使他探索自然界的奥秘,并且使他在艰苦乏味的科学研究工作中获得无穷无尽的乐趣。
1886 年,摩尔根以优异的成绩从肯塔基州立大学毕业,并获得动物学学士学位。并于同一年考入了霍普金斯大学的研究院做研究生。
1890 年,摩尔根写出了《论海洋蜘蛛》的论文,他研究了四种水中无脊椎动物,比较它们的形态变化,确定了它们的种属。因为这篇论文,摩尔根获得了博士学位和布鲁斯研究员的席位。
20 世纪初,摩尔根开始研究遗传学,他选择果蝇做实验动物。
果蝇比豌豆和其他动植物有许多优点,它有好几十个容易观察的特征, 有比较简单的染色体——每个细胞中只有四对染色体繁殖性,容易培养。
1908 年,摩尔根就开始在他的哥伦比亚的实验室内繁殖果蝇,以便在动物中看看是否有明显的突变发生。
尽管在摩尔根的饲养中没有惊人的、物种水平上的突变发生,但在 1910
年 5 月,在摩尔根实验室的一群红眼睛的果蝇中,经过放射性射线照射,产生了一只白眼睛的果蝇。
虽然这是一种突然出现的新性状,但却没有形成为一个果蝇的新种。摩尔根把这种变化称为“突变”,并且让这个突变的新果蝇与正常的红眼雌果蝇交配,所得子代都是正常的,即均为红眼果蝇。
当他把第一代的雌雄红眼果蝇相互交配,第二代既有红眼果蝇又有白眼果蝇,红眼与白眼之比为三比一。
这说明,红眼和白眼受一对等位基因支配,红眼为显性。然而,第二代中雌蝇都是红眼,雄蝇中有一半是红眼,一半是白眼。也就是说,白眼雄蝇只把它的眼睛特性传给“孙男”,而不传给“孙女”。
由此,摩尔根认识到,决定白眼的遗传因子和决定性别的因素是相互联系遗传的。以前,在对染色体的研究中已经发现,决定性别的因素是雄性精子中的染色体。这样,就自然得出遗传因子是在染色体上的推论。
为了说明与性别有关的特殊的白眼遗传现象,摩尔根进一步设想,控制眼色的孟德尔因子总是伴随着性别的遗传因子分离的。
摩尔根不由自主地想起了在 1904 年和 1905 年进行的影响性别决定的细胞学工作。威尔逊等人曾独立地证明,所谓“副染色体”(结构上不推动相同的两条配成对的同源染色体),其实与性别遗传是相联的。
威尔逊等人还证明,在某些种类的动物和植物中,看来正常的副染色体结合在一起就产生雌性的生物;若一个正常的染色体与一个“畸形的”染色体结合,就产生雄性个体。
因此,摩尔根得出结论,如果白眼雄蝇(ry)和红眼雌蝇(RR)杂交, 在第一代中,雌蝇的二条 X 染色体,一条为来自母本的带 R 基因的,一条为来自父本的带 r 基因的,R 为显性,所以表现为红眼。
第一代的雄蝇和雌蝇交配,两种卵和两种精子重新组合,产生四种第二代果蝇。
在果蝇中具有类似白眼红眼这样遗传行为的性状不止一个,而是有一百多个,它们都位于 X 染色体上。这些性状常常在一起作为整体传递,这种现象叫做连锁。
在后来的岁月里,摩尔根和他的同事们又发现了许多令人惊异的结果。他们创造了染色体作图的方法;证明了副染色体和体染色体的比率决定
了性别的表现;他们获得了有特殊标记的染色体并繁殖成为纯系,用以阐明杂交结果与染色体结构的细胞学研究之间的相应关系。
1911 年,摩尔根提出一种设想,如果孟德尔的遗传因子以线性方式排列在染色体上,那么就应该有一些可以根据它们的相对距离来作图的方法。
摩尔根认为,两条同源染色体联接时发生部分的交换。而后,两个因子在染色体上分离,它们之间常常发生高频的交换。这样,通过同时观察两个性状,就可知道它们是在同一染色体上,子代中两个性状分离的频率,可能表明染色体发生交换的频率。
1915 年,摩尔根和人合作,发表了《孟德尔遗传机理》一书。
在这部划时代的著作中,摩尔根和他的同事们发展了孟德尔“遗传因子” 的思想,总结了对果蝇的研究结果,用大量的实验资料证明染色体是遗传因子的载体,并且借助数学方法,精确确定遗传因子在染色体上的具体排列位置,给染色体——遗传因子理论奠定了可靠的基础。
从此,遗传学中定性描述逐渐附属于定量实验的方法。
1916 年,摩尔根宣布说:“我们现在知道父代所携带的遗传因子是怎样进到生殖细胞里面去的。”
摩尔根证明这些遗传因子包含在一种叫做基因的东西里,而这些分别控制各种遗传特征的基因则在活细胞的染色体链中。
个体发育时,一定的基因在一定的条件下,控制着一定的代谢过程,从而体现在一定的遗传特征和特征的表现上。
例如:其中有一些专管树叶和花的形状,有一些专管头发和眼睛的颜色, 有一些则专管翅膀的长短等。
据此,摩尔根建立了染色体——基因理论。
1917 年,摩尔根开始把遗传因子叫做基因。
1928 年,摩尔根在其名著《基因论》一书里坚持染色体是基因的载体, 提出了基因是否属于有机分子一级的问题。
摩尔根染色体——基因理论的创立标志着经典遗传学发展到了细胞遗传学阶段,并在这个基础上展现了现代生化遗传学和分子遗传学的前景,成为今天的遗传学从经典遗传学中继承下来的最重要的遗产。
后世有人高度评价:“染色体学说是作为人类成就史上的一个伟大奇迹而登上舞台的。”
1933 年,在诺贝尔诞辰一百周年之际,摩尔根收到一份电报,通知他因建立遗传的染色体理论的成就,授予他诺贝尔奖。
但是,摩尔根最害怕出风头,他拒绝参加在瑞典斯德哥尔摩举行的盛大授奖仪式和纪念诺贝尔诞辰的宴会。
摩尔根一直对金钱都看得很淡。他曾经把 4 万美元的免税奖金平均分发给了自己的助手的孩子们,供他们好好地上学。他对自己的钱财丝毫也不吝啬,常用自己的积蓄来支付助手们的工资。
摩尔根非常注重家庭生活。无论工作多么繁忙,他每天总要挤出一点时间来与家人一起共进晚餐。
他还经常陪孩子们做游戏,耐心地回答他们所提出来的一些稀奇古怪的问题。临睡的时候,总要给孩子讲一些有趣的故事。
等孩子们终于睡着了,摩尔根才坐到书房里一直工作到深夜。他跟妻子的关系非常好。每当黄昏时分,一家人总是手拉手,去散步,或欣赏一些古典音乐。
1941 年 12 月 4 日,摩尔根这位伟大的生物学家因胃溃疡突发引起动脉破裂而逝世。
然而,摩尔根的染色体学说可以说是人类想象力的一个重大飞跃,它给医学上预防和治疗遗传性疾病开辟了一条广阔的道路,也给分子生物学的产生和发展准备了充分的条件。