正文 第4章 摩爾根的發現(1 / 1)

隻要稍加注意,就會很容易發現,在腐爛的蘋果周圍,經常有一些芝麻粒大小的像蒼蠅形狀的小蟲飛來飛去,這就是果蠅。雖然,很少有人留心它們的存在,可是你知道嗎,這些長著紅眼睛或白眼睛的果蠅卻和摩爾根的成就息息相關,使他成為基因實驗研究事業的開創者。

作為遺傳學先驅的摩爾根是20世紀最著名的美國科學家之一。說來也巧,就在遺傳學之父孟德爾發表其研究成果的第二年,也就是1866年,摩爾根出生了,這似乎預示著摩爾根將成為繼孟德爾之後的又一位遺傳學巨人。

和孟德爾不同的是,摩爾根出身名門,其父曾擔任美國駐外領事,叔叔是美國聯邦軍的將軍,母親的祖父是美國國歌的作者。摩爾根從小喜歡在鄉村和山區遊玩,對五彩繽紛的大自然感到好奇。他經常自己製作動植物標本,還收集了不少化石。看來摩爾根生來就有與動植物打交道的天性,這或許也是他後來致力於該領域的研究並取得巨大成就的原因之一。

1886年摩爾根進入霍普金斯大學研究自然史並攻讀博士學位。在導師布魯克斯的指導下,摩爾根主要從事動物形態學方麵的研究。布魯克斯雖然是一位生物形態學教師,但他深知生物學內各分支學科之間的相互關係,並向摩爾根指出遺傳學上還存在著大量有待研究的問題,這對摩爾根後來從事遺傳學研究產生了重要影響。

1890年摩爾根以優異的成績獲得博士學位,並發表了論文《論海蜘蛛》。之後,摩爾根任布萊恩莫爾學院動物學教授,其間對他改革生物學研究方法,由傳統的描述法轉向實驗法產生了深刻影響。1904年,摩爾根開始擔任哥倫比亞大學實驗動物學教授,並利用休假時間到斯坦福大學研究遺傳學和胚胎學。1928年,他應聘到加利福尼亞理工學院籌建生物係。在那裏他建立了一個現代化的生物係,此後一直留在加州理工學院任教直至逝世。

摩爾根喜歡追求真理,最初他不太相信孟德爾的遺傳理論,對染色體學說也持懷疑態度,認為缺少實驗證據。當時他對孟德爾的假說是這樣評價的:“在流行的孟德爾理論解釋中,性狀一下子變為基因,一個因子解釋不了的現象,就添上一個變為兩個因子,再不夠又添一個變為三個因子。這種對於簡單模式的過分推崇是會失去獲取正確理解的機會的。他一直琢磨著自己動手設計一個實驗,看看生物遺傳與染色體到底有什麼關係,基因又是怎麼回事。

用什麼生物作研究材料呢?這是個關鍵問題。材料選對了,就等於實驗成功了一半。腐爛水果周圍嗡嗡飛舞的果蠅吸引了他的注意力。

摩爾根為什麼選擇果蠅作為實驗材料呢?因為果蠅個體小,比較容易在實驗室內培養;繁殖速度快,在短時間內就可以得到許多後代(果蠅從出生到性成熟隻需10天時間,一年可繁殖30代);果蠅的體細胞的細胞核中隻有8條染色體,數目少,這使得果蠅的遺傳特征易於觀察,是研究遺傳規律的理想材料。

1910年4月的一天,摩爾根在培養瓶中,發現了一隻罕見的白眼睛雄性果蠅。一般果蠅的眼睛是紅色的,這隻白眼果蠅引起了摩爾根的好奇。他立即決定,用這隻白眼雄性果蠅與另外一隻沒有交配過的紅眼雌果蠅進行交配,結果子代的果蠅都是紅眼睛。

但是,將第二代紅眼果蠅相互間進行交配,孵育出的第三代果蠅,有的是紅眼睛,有的是白眼睛。奇怪的是,第三代白眼睛果蠅全是雄性,紅眼睛的果蠅中則既有雄性,也有雌性。

摩爾根將第三代白眼睛雄性果蠅與紅眼雌性果蠅交配,結果第四代果蠅白眼與紅眼的比例各占一半,而且無論是紅眼或白眼果蠅,雄性與雌性各占一半。

這些現象給摩爾根極大的啟示。看來,紅眼睛或白眼睛這種遺傳性狀,與性別有密切關係。他認為,果蠅細胞核內的4對染色體中,有一對與性別有關,他將這一對稱為“性染色體”。雌蠅的性染色體是兩條棒狀的,稱為XX;而雄蠅的性染色體稱為XY,其中隻有一條是棒狀的。

既然白眼睛性狀與性別有關,那麼控製白眼睛性狀的基因,一定與X性染色體之間有某種內在的聯係。由此,摩爾根相信,X染色體上攜帶著許多相互分離的基因。他和他的同事們還認為,基因呈直線排列,每個基因在染色體上有它的具體位置,並且可以繪出一張基因圖。

1915年,摩爾根和他的同事及學生們出版了一部劃時代的著作《孟德爾式遺傳學機製》。1927~1931年,他擔任了美國科學院的主席。由於他發現了果蠅的遺傳機製,1933年榮獲諾貝爾生理學和醫學獎。

有誰能想到,小小的果蠅竟然具有如此重要的科研價值。