△果蝇实验与基因遗传理论的验证 

1909年,美国生物学家、哥伦比亚大学生物学教授摩尔根(1866-1945年),开始以果蝇为材料作遗传学的研究。

摩尔根出生于孟德尔发表豌豆遗传论文的1866年。青少年时代的摩尔根喜欢游历自然风光,多姿多彩的大自然吸引他走上了探索生物奥秘之路。1886年,摩尔根考入霍普金斯大学研究院读研究生,主要研究生物形态学,获得了博士学位。

摩尔根在果蝇身上发现了性别遗传机理的一个重要事实:他发现,雌果蝇细胞里的四对棒形染色体是完全成对的,卵子从这四对棒形染色体中各得一个,因此所有卵细胞中的染色体组成都是一样的。精子中的染色体组成就不同了:雄果蝇细胞里的四对染色体里,有三对是棒形染色体,有一对是由一个棒形染色体和一个钩形染色体组成的。所以半数的精细胞由四个棒形染色体组成,半数由三个棒形染色体和一个钩形染色体组成。棒形染色体称X染色体;钩形染色体叫Y染色体,也叫性染色体。如果由X染色体组成的精子使卵子受精,就发育成雌果蝇;由三个X染色体和一个Y染色体的精子使卵子受精,就发育成雄果蝇。

这个发现告诉摩尔根,生物性别的遗传是由性染色体决定的,也就是说生物性别的遗传因子在性染色体上,性染色体是性别遗传因子的物质承担者。他在1910年发表了关于果蝇的性连锁遗传的论文,将一个基因和一个具体的染色体的行为联系起来了。

摩尔根并没有因这一项重大的发现而断定染色体就是遗传因子,他在继续进行新的实验以获得强有力的证据。1910年,摩尔根对他饲养的一群野种红眼果蝇进行了放射线照射,在子一代中获得了一只白眼雄果蝇。用这一只白眼雄果蝇与一群正常的红眼雌果蝇交配所生第一代雌雄果蝇均为红眼;他让这些第一代杂种杂交,生出的第二代果蝇白眼性状只在雄性中出现。摩尔根又使用白眼雄果蝇与纯种红眼果蝇杂交,所生第一代果蝇凡是雌性概为红眼,凡是雄性概为白眼。摩尔根联想到了果蝇的性别遗传机理,意识到白眼性状的遗传因子是和决定性别的因素联系在一起的。果蝇的白眼性状只遗传给雄性,说明白眼性状是由随性染色体遗传的,这叫做“伴性遗传”。

通过长期的实践与探索,摩尔根终于肯定:染色体就是遗传因子(1909年,美国生物学家约翰逊把遗传因子改称遗传基因)的载体。这是一个伟大的结论,它为遗传基因找到了物质基础,使遗传的染色体学说不再是空洞抽象的概念;同时,它指出了某一遗传基因位于某一染色体上,为人们探索生物遗传机理开拓出了一条新路。此外,他还探索了基因的部分缺失、重复,倒位和移位等畸形变异及其意义。

摩尔根和他的学生们根据实验资料,成功地推断出了一对对基因在染色体上的具体位置,创立了染色体——遗传基因理论。

1926年,摩尔根总结二十余年的研究成果,出版了《基因论》。在这本遗传学名著中,他将遗传物质——基因描述为像念珠一样按照一定的次序排列在染色体中的一种颗粒体;染色体是基因的物质承担者,每一个基因都在染色体里占据一定的位置;在细胞分裂间期,染色体都能将自己复制。同时,他还阐述了基因的连锁和互换规律,解开了生物变异之谜,弥补了达尔文进化论的不足,为人们进行杂交育种和遗传病的预防提供了理论基础。