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第14章 摩尔根创立基因学说

“一个人的志向不宜定得太高,太高就会成为一种空想。即使别人不取笑你,你也会自己把意志消磨掉的。不妨把目标定得近些。近了,就容易中的。每一次都能中的,就能取得成功!”这是美国著名的遗传学家摩尔根说过的一句名言,在自己的成功之路上,他也正是如上所说去做的。正是他这种务实的科学作风,才成就了他创立基因学说。由于他在研究染色体在遗传中的作用方面取得非凡的成就,他于1933年被授予诺贝尔生理学及医学奖金。

童年时代的摩尔根,经常到乡间和山区去漫游。他对大自然的一切都有着浓厚的兴趣,并且喜欢了解它的究竟。

10岁那年的一天早晨,摩尔根在教堂里做完礼拜后,不知跑到哪里去了。直到晌午家里吃饭了,还不见他回来,焦急的父母就派他的姐姐去四处寻找。

姐姐找了好一阵子,才发现他伏在田埂里。

“哎哟,你怎么伏在这里,想干什么呀?”

摩尔根没有回答,只是做了一个要姐姐别声张的手势。

姐姐仔细一看,原来他在观察一朵仙人掌花。

“干什么老看着这花?”姐姐不解地问。

“唔,我想看它的花是怎样开出来的。”

对动物,摩尔根也想了解它们生长的秘密。有一个时期,他对猫和狗怎样生小猫、小狗发生了兴趣,总是盯着它们。一次,他捉了一只耗子,把它养在抽屉里,目的是想看看小耗子是怎样生下来的。

摩尔根小学毕业后,当地教堂的牧师提醒他父亲说,这孩子对自然界的东西有着其他孩子比不上的洞察力,一定要送他进一所好些的学校学习。父亲接受了牧师的建议,把摩尔根送进州立学院的预科部。

两年后,摩尔根转入州立学院本科学习。他爱好动物学,但学院没有这方面的专门课程;于是,学院特地为他开设动物学课程。摩尔根兴趣所在,自然发奋学习,成绩优秀。1886年,他获得动物学学士学位。

对于摩尔根来说,在州立学院获得的动物学方面的学识,当然是不满足的。之后,他去霍普金斯大学深造。在一些著名教授的指导下,他攻读普通生物学、生理学、解剖学、形态学、胚胎学。1890年,他的博士论文《论海洋蜘蛛》被通过,从而获得了动物生物学博士学位,当时他才24岁。第二年,他到布来恩莫尔学院任教。

当时,美国著名的生物学家们正在争论着一个重大的问题:支配胚胎细胞变异的,究竟是内在的(即遗传的)因素,还是外在的(即环境的)因素。

摩尔根对这个问题很感兴趣。于是,他进行了大量的实验。他首先研究海胆卵的受精作用,并且探索不同的盐溶液和重力或无重力,对海胆、软体动物和多骨鱼的卵的正常生长过程的影响,接着,又实验不同浓度的锂的氯化物在不同阶段上对胚胎的损伤。

经过反复实验,摩尔根发现,尽管各种物质障碍能引起这些动物胚胎发育过程的改变,但是胚胎还是显示出要达到它既定目标的迹象。据此,他于1902年初发表了一系列论文,指出环境的影响可以在一定程度上制约胚胎的发育过程,但是决定发育结果的根本因素,还是在于胚胎本身。

1900年,摩尔根到哥伦比亚大学动物系任教。当时,生物学家们正在争论另一个问题:决定性别的因素是什么。一些生物学家认为,环境是决定性别的因素,即胚胎的性别,取决于发育过程中受到的温度及能得到的养料数量。他们的根据是,自然界中的许多动物尤其是昆虫,由于环境条件的不同,会引起性别比率的变化。而另一些生物学家却认为,性别主要是在受精的时刻,甚至在这以前,由卵子、精子或两者兼有的内在因素决定的,他们强调的是遗传在性别方面的决定作用。

摩尔根对这个问题也很感兴趣。他在实验的基础上,于1903年发表了一篇关于性别决定问题的评论文章。文章指出,目前生物学家们对这个问题所持的证据并不充分。双方仅仅解释了在大多数物种中所发现的1:1的性别比率。但是,自然界中存在着一些特殊的性别现象,如单性生殖、雌雄同体、性别反转等等。正确的性别决定理论,应该既能解释通常具有1:1的性别比率,又能解释上述特殊的性别现象。因此,要解决这个问题,还必须做大量的实验。

摩尔根是这样说,也是这样做的。1908年,他开始养殖果蝇。这是一种容易饲养、生活周期短(约两星期)、突变性多、唾腺染色体大的昆虫,它适宜于用作遗传学等学科的实验材料。两年后,他在一只培养瓶里偶然发现,有的雄蝇身上,出现了一个细小而明显的变异:一般果蝇的眼睛都是红的,而这只却是白色的!

“怎么会是白色的呢?”摩尔根觉得很奇怪。他让这只白眼睛的果蝇与红眼睛的交配,结果繁殖下来的果蝇都是红眼睛的,而让这些繁殖下来的红眼睛的再进行兄妹交配,下一代中又出现了白眼睛的。尤其使他感到惊奇的是,这些白眼睛的果蝇,绝大多数是雄性的。

摩尔根由此作出结论:红眼和白眼果蝇的出现,是由它们的遗传因子所决定的,这种特性总是同细胞中决定性别的成分联系在一起,染色体实际上是遗传因子的真正携带者。

1910年初,摩尔根同他的助手一起,在哥伦比亚大学建立了一所实验室,专门从事对果蝇的研究。在这之前,奥地利的遗传学家孟德尔曾根据豌豆杂交试验的结果,于1865年发表了《植物杂交试验》的论文,提出了遗传单位(即基因)的概念,并且阐明了他的遗传规律。但是,他所说的基因同染色体之间的关系,纯粹是推理性的,没有人能看到基因。现在,摩尔根和他的同事们,却找到了检验这种推论的方法。

1911年,摩尔根的一名助手首次绘制出了果蝇性别环连基因遗传图。在摩尔根的主持下,后来其他基因的位置也被确定下来,证明基因是成直线排列的。这样,摩尔根就成功地创立了基因学说。

在哥伦比亚大学的果蝇实验室里,摩尔根是受到他助手信赖和尊敬的长者。他非常民主地领导这个实验室,让每个人的聪明才智充分发挥出来。每当有人提出一种新的见解,摩尔根就让大家自由讨论,以至于很难确定哪个观点是谁最先提出来的。他既是大家的老师,又是大家的朋友。在研究资金缺乏的时候,摩尔根就毫不犹豫地自己掏腰包,支付助手们的工资。

1924年,摩尔根离开哥伦比亚大学,去加利福尼亚工学院建立生物学专业。在他的主持下,四年后创立了一所生物科学实验院,这是当时世界上惟一的研究遗传学并有着高度成就的科学中心。

1927~1931年,摩尔根光荣的被任命为美国科学院院长。1932年,第六届国际遗传学大会在纽约召开,摩尔根主持了这次大会。事实上,后来这次会议成了摩尔根学术成就的研讨会。第二年,他实至名归地获得了诺贝尔生理学及医学奖金。但是一向谦虚的摩尔根却把这笔奖金与自己的助手们分享,让他们供孩子上学。因为他一直认为他所有成就的取得,都离不开助手们的支持和帮助。

除了基因学说,摩尔根还把他的一种实验方法留给了我们,那就是定量分析方法。他是最先把这种方法应用于解决生物学问题的人,正是他才使遗传学有了飞速的发展,从而奠定了遗传工程学这门现代新兴学科的基础。

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