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第11章 解开遗传奥妙的摩尔根

生物的遗传性早就被人们认识,但人们一直都无法得知遗传的原因是什么?美国进化生物学家摩尔根通过对果蝇进行研究,为我们解开了这个谜团。

摩尔根,1866年9月25日出生在美国弗吉尼亚州的莱克星顿。他从小就对大自然中的一切都充满了好奇心,最喜欢的游戏就是到野外去捕蝴蝶、捉虫子、掏鸟窝,采集奇形怪状、色彩斑斓的石头。他经常趴在地上半天不起来,仔细观察昆虫是如何采食、如何筑巢的,有时他还会把捕捉到的虫、鸟带回家去解剖,看看它们身体内部的构造。

摩尔根10岁的时候,在他的反复要求下,父母同意把家中的两个房间给他专用。于是,他动手刷油漆、糊壁纸,按照自己的意愿把两个房间重新装饰一番,然后在里面摆满了自己亲手采集和制作的鸟、鸟蛋、蝴蝶、化石、矿石等各种标本。直到摩尔根逝世后,这两个房间里的摆设还保持着他少年时的原样。

摩尔根的另一个爱好是看书,特别是那些关于大自然和生物的书。如果没有人叫他吃饭的话,他可以一整天待在书房里。摩尔根还有一个从小养成的习性,就是不修边幅。他从不要求父母为他添置新衣服,也不会因衣服破旧而觉得难堪。

摩尔根对知识的热爱,使他在学习上倾注了极大的热情。他14岁就初中毕业了,后考入肯塔基州立学院的预科学习。美国的大学预科,实际上相当于高中。两年后,16岁的摩尔根顺利地转入了大学本科,他选择的是理科专业,学习数学、物理学、化学、天文学、博物学、农学和应用工程学等。他最感兴趣的博物学贯穿于大学四年的课程之中,他还有幸遇到了两位杰出的博物学教授。摩尔根对博物学的爱好一直延续到他的老年,他日后从事胚胎学、遗传学的研究,可以说是他从小对博物学爱好自然而然的发展与深化。

当摩尔根大学毕业时,他还没有想好自己将来的发展方向。同学们毕业后有的经商、有的从教、有的办农场、有的去了地质队,而摩尔根对这些工作都不感兴趣。用他自己的话说:自己是因为不知道干什么好,才决定去攻读研究生的。他报考了霍普金斯大学研究生院的生物学系。当时的霍普金斯大学创办仅10年,规模不大,也没有什么名气。他之所以做出这个选择,主要是因为霍普金斯大学位于马里兰州,那是他母亲的故乡。

霍普金斯大学富有特色的教学方法,为摩尔根日后的研究打下了良好的基础,并使他形成了“一切都要经过实验”的信条,他崇信实验结果更胜于权威们的结论。他曾经对达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说抱有怀疑态度,但实验得出的结果,使他最终信服了上述学说,并使之得到发展和完善。他取得的一系列重要研究成果,几乎都是从实验中得来的。两年后,摩尔根获得了硕士学位,他的母校肯塔基州立学院给他寄来了博物学教授的聘书。尽管当时摩尔根的父亲没有固定工作,家境十分窘迫,迫切需要作为长子的他肩负起家庭经济的重担。但此时的摩尔根已经坚定了从事生物学基础研究的理想,他留在了霍普金斯大学,继续攻读博士研究生。

在攻读博士研究生期间和获得博士学位后的10多年里,摩尔根主要从事实验胚胎学的研究。1900年,孟德尔逝世16年后,他的遗传学说才被人们重新发现。摩尔根也逐渐将研究方向转到了遗传学领域。他起初很相信这些定律,因为它们是建立在坚实的实验基础上的。但后来,许多问题使摩尔根越来越怀疑孟德尔的理论,他曾用家鼠与野生的鼠杂交,得到的结果五花八门。但与此同时,德弗里斯的突变论却越来越使他感到满意,他开始用果蝇进行诱发突变的实验。他的实验室被同事戏称为“蝇室”,里面除了几张旧桌子外,就是培养了千千万万只果蝇的几千个牛奶罐。

1910年5月,摩尔根的妻子发现了一只奇特的雄蝇,它的眼睛不像同胞兄弟姐妹那样是红色的,而是白色的。这显然是个突变体,注定会成为科学史上最著名的昆虫。这时摩尔根家里正好添了第三个孩子,当他去医院见妻子时,妻子的第一句话就是:“那只白眼果蝇怎么样了?”他的第三个孩子长得很好,而那只白眼雄果蝇却长得很虚弱。摩尔根极为珍惜这只果蝇,将它装在瓶子里,睡觉时放在身旁,白天又带回实验室。终于,这只白眼雄蝇同一只正常的红眼雌蝇交配以后才死去,留下了突变基因,以后繁衍成一个大家系。

这个家系的子一代全是红眼,显然红对白来说,表现为显性,正合孟德尔的实验结果,摩尔根不觉暗暗地吃了一惊。他又使子一代交配,结果发现子二代中的红、白果蝇的比例正好是3:1,这也是孟德尔的研究结果,于是摩尔根对孟德尔更加佩服了。

摩尔根决心沿着这条线索追下去,看看动物到底是怎样遗传的。他进一步观察,发现子二代的白眼果蝇全是雄性,这说明性状(白)的性别(雄)的因子是连锁在一起的,而细胞分裂时,染色体先由一变二,可见能够遗传性状,性别的基因就在染色体上,它通过细胞分裂一代代地传下去。

染色体就是基因的载体。摩尔根和他的学生还推算出了各种基因在染色体上的位置,并画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图。基因学说从此诞生了,男女性别之谜也终于被揭开了。从此,遗传学结束了空想时代,重大发现接踵而至,并成为20世纪最为活跃的研究领域。

为此,摩尔根荣获了1933年诺贝尔生理学及医学奖。他是霍普金斯大学、也是美国的第一位诺贝尔生理学及医学奖得主;也是第二位因遗传学研究成果而荣获诺贝尔奖的科学家。

生物的遗传性早就被人们认识,并且由此产生了遗传学。遗传学有很多理论学说,主要有两派:一派是米丘林学派,一派是摩尔根学派。米丘林学派的特点是:从生产实践出发,他们工作的主要目的,是在改良和驯化品种,提高农作物的产量和质量。而摩尔根学派的工作,是从理论基础出发,目的是要搞清遗传变异的规律。他们工作的重点放在实验室中,寻找遗传的物质基础和这些物质作用的过程。摩尔根研究确定了遗传基因位于染色体上,由此创立了基因学说。这是人类遗传学史上的一大进步。

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