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主题:【征文】T.Morgan-The man next to God -- 水风

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家园 T.Morgan-The man next to God 5

虽然和很多同时代的科学家们一样,摩尔根一开始时抱着一种怀疑的态度来看待孟德尔的遗传理论,尤其是所谓的“要素”“element”是染色体的组成部分这一观点。(基因这个词要到1909年才首次被提到)。当时,摩尔根要面对的是两个重要的问题。第一个,孟德尔的豌豆试验的统计学结果,是否真的描述了在生物体中的遗传学现象?第二个,染色体是否真的是遗传的物质载体?生物学家John Moore后来回忆说,在1910-1911年那个时候,“要摩尔根接受别人的实验结果,并以此来承认基因是染色体的一部分是非常困难的;似乎他对于接受自己的实验结果要稍微容易一些。”

1910年的秋天,摩尔根门下的Bridge 和 Sturtevant 加入了实验室,当时他们都只是本科生。两年之后,生理学家Hermann J Muller作为研究生加入了进来。这几个人在以后几年的工作,以及摩尔根自己的研究,最终让摩尔根相信了特定的遗传特征是跟特定的染色体密切相关联的。 摩尔根关于果蝇的第一篇文章:"Sex Limited Inheritance in Drosophila," 在1910年7月的《科学》杂志上发表。通过这篇文章,以及在1911年《科学》杂志上发表的后续文章,摩尔根通过将白色眼睛的遗传特征跟特定的染色体联系到一起,把看不见的基因和孟德尔的“要素”等同了起来,并将这些不可见的基因定位到特定的可见的染色体上。

早在1911年, Morgan 就调整了自己的研究方向,试图对染色体理论提供更多的实验支持。很快,他从概念上取得了突破。既然染色体是连续不断的基因的一个组合体,那么在同一条染色体上的基因突变,就应该在产生后代的分离时候继续呆在一起。但是,摩尔根也发现,并不是所有的连接在一条染色体上的那些特性都会保持在一起,有些是在一起,但是其他的却会自然分离开。

根据这些观察,Morgan提出了染色体重组的概念。他认为两条姐妹染色体应该可以互相交换,他进一步推测重组的频率和两个基因在染色体上的距离密切相关。(天才阿,天才!) 两个基因间的距离越近,他们在产生后代的时候,呆在一起的比率就越大;同时,彼此间的距离越大,呆在一起的比率就越小。简而言之,Morgan 认为基因间的连锁频率直接决定于他们在染色体上彼此间的距离。(我已经嫉妒得无话可说了

在这些观测的基础上,Sturtevant 认识到这些基因间连锁的频率,反过来可以作为一种手段来决定这些基因在染色体上彼此间的距离。(又一个天才,这个想法是所有的突变体定位的原始概念。也是一直到目前为止,还继续被广泛应用的突变体定位方法)。Morgan 现在被用作所有的染色体上的长度单位。一年之后,当这个实验室开始积累了足够的突变体的时候,Sturtevant 画出了第一张性染色体连锁基因的染色体遗传图谱。实际上Sturtevant在1911年所确定的这些基因的次序和彼此间的距离是现代果蝇 X 染色体图谱的基础。

在1913年, Sturtevant的另外一个重要的贡献是发现了等位基因,就是同一个基因,存在不同的突变体。关于白眼基因的研究证明,一个基因可以通过突变,从一个等位基因(红眼)转变为另外一个等位基因(白眼),然后是更多的等位基因,每一个等位基因都带来一个新的眼睛颜色。摩尔根的实验小组证明,尽管这些突变是非常罕见的,但是一旦这些突变被确定了下来,他们会非常稳定的保持下来。而这些发现也意味着遗传物质是非常稳定的,尽管有这一个非常低的自我突变率。这些结果很快在别的生物中得到证实。

这些结果在1915年被总结为经典读物 The Mechanism of Mendelian Heredity,《孟德尔遗传原理》一书中,书的作者是四位,Morgan和他的三个学生:Sturtevant, Bridges, 和Muller。这本书的发表,意味着染色体理论的开创,这也是作为新科学的遗传学的开端。在这本书中所表达的科学原则提供了现代生物学的第一份实验基础,将生物学从一门严重依赖形态描述的单纯的描述性科学,转化为实验生物学。自从文艺复兴开始以来的生物学的主流,结构学从此让位于遗传学。而生命科学也开始转变为以精确、严谨的定量试验为主的试验学科,并扎根于物理学和化学。(就这一点来说,摩尔根可以被称作是现代生物学之父。他以及他所带领的实验小组对于整个西方文明以及整个人类文明的影响,是难以估量的。而这也一直是所有的生物学家所推崇的作试验的最高境界——一叶知秋,从一个小的实验,来推动人类对于自然,对于自身和社会的认识。

Calvin Bridge 对于这个理论的创立,也有着非常重要的贡献。但是,正如前面提到的,很难说在果蝇实验室里面,这个工作究竟是来自于谁的创意。整个果蝇实验室里面所有的工作人员,对于结果的最终确立,都有着大小不同的贡献。Bridge,正如摩尔根所说的“或许有着这样那样的缺点,但是在这里面,绝对没有嫉妒。实际上,他最让人羡慕的一个优点就是,他对于声称优先权有着漫不经心的懒散。”但是并不是所有的人都是这么好说话。Muller跟果蝇实验室里面的同事们的关系,从一开始就很僵。其中一个原因就是Muller 认为实验室里面的其他人,利用了他的想法和试验结果。Sturtevant在后来1940年左右的一次谈话中提到,Muller在那个研究团队里面,是不可或缺的一个重要人物。“……我从他那里获益良多。”

后来,Muller很快就离开了摩尔根,去德州大学奥斯汀分校创建了自己的实验室。同摩尔根一样, Muller后来也拿了诺贝尔奖,但是两个人之间的关系,从来就没有好过。

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