生命科学百年之旅（一）——现代遗传学的开始



生命科学百年之旅（一）
——现代遗传学的开始

回眸生命科学发展史，我们发现，作为研究生物生长、发育、遗传，以及脑、神经、认知活动等生命现象及其本质与规律的科学，生命科学在20世纪取得了一系列重大突破，影响了人类的历史。

有一天，豆豆妈深恶痛绝地说：“为什么我女儿吃包子的时候和她爸爸一个样儿，都是从底部咬起……我有强迫症，包子会漏油啊——”我笑到肚子痛……但也想起，我和我爸脚底都有一块红胎记……

田亮一家的“复制粘贴”

让我们走进现代遗传学的开始——细胞遗传学，认识一下里程碑式的人物和事件。

豌豆杂交实验及其结论推动生物遗传研究进入了崭新的纪元；孟德尔定律的重新发现标志着现代遗传学的产生；摩尔根对果蝇的研究发现了基因的大秘密；马勒的诱发突变实验是第一次人工改变基因的尝试；艾弗里等科学家发现了遗传密码是DNA（脱氧核糖核酸）。

孟德尔定律被重新发现

19世纪60年代，奥地利的天主教神父孟德尔通过卓有成效的豌豆杂交实验，提出了具有深远历史意义的独特见解后，生物遗传研究才进入到一个崭新的纪元。

孟德尔，1822年出生于奥地利海森道夫地区的一个贫苦农民家庭。父亲和母亲都是园艺家。1840年，他考入奥尔米茨大学哲学院，学习古典哲学、数学。工作几年后，孟德尔又到维也纳大学深造，受到相当严格、系统的科学教育和训练，也受到许多杰出科学家的影响，如多普勒、恩格尔等。1856年，孟德尔在奥地利布隆的修道院中，开始了长达8年的豌豆杂交实验。

孟德尔

孟德尔根据统计到的实验数据进行了深入的理论论证，以题为《植物杂交的实验》的论文，总结出了被后人称为“分离定律”和“自由组合定律”两个遗传定律。论文被送至国内外130多个科学研究机构和大学的图书馆，但是各方面都没有作出任何反应，整个科学界对此保持沉默。谁也没有认识到，在孟德尔的论文中，蕴藏着一个划时代的发现。

1900年，荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的丘歇马克，这三位不同国度的植物学家几乎同时发现了孟德尔的遗传定律，并查阅到了被淹没在图书馆文献中达三十多年之久的《植物杂交实验》原文，把它重新公之于世。孟德尔所发现的遗传规律被称为孟德尔定律，他本人被誉为现代遗传学的奠基人。孟德尔定律再发现的1900年则标志着现代遗传学的开始。

科伦斯　

德弗里斯

丘歇马克

小果蝇发现大秘密

托马斯·亨特·摩尔根

摩尔根，现代遗传学的先驱。他发现了伴性遗传规律，并与其学生一起发现了基因连锁、交换和不分开等现象，从而发展了染色体遗传学说，更进一步证明了作为遗传单位的基因是在染色体上作直线排列，并创立了基因学说。摩尔根在遗传学实验中，主要以果蝇为实验材料，他的重要发现就是从果蝇身上取得的。

果 蝇

在自然界中，果蝇只是一种常见的昆虫，然而在实验室里，这种小动物却为人类遗传学研究做出了重要贡献。作为实验动物，果蝇有很多优点。首先是饲养容易。用一只牛奶瓶，放一些捣烂的香蕉，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。第二是繁殖快。果蝇的生命周期只有十天左右，一年之中可以传30代，对遗传的研究非常有利。最重要的是，果蝇的唾腺细胞内有巨大染色体，用低倍显微镜即可观察到。

摩尔根的实验“蝇室”

摩尔根开始用果蝇进行诱发突变实验。他的实验室被同事戏称为“蝇室”，里面除了几张旧桌子外，就是培养着千千万万只果蝇的几千个牛奶罐。

摩尔根在细胞学和胚胎学的基础上，用果蝇为材料进行了大量杂交实验，证明并发展了孟德尔遗传学理论。

染色体遗传

摩尔根认为，染色体是遗传性状传递机制的物质基础，而基因是组成染色体的遗传单位，基因的突变会导致生物体遗传特性发生变化。摩尔根和他的学生还推算出了各种基因的染色体位置，并画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图。

基因学说诞生了，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。摩尔根因对遗传学的发展有卓越贡献，获得了1933年的诺贝尔生理学或医学奖。

第一次人工改变基因

赫尔曼·约瑟夫·穆勒

1911—1916年间，赫尔曼·约瑟夫·穆勒是摩尔根果蝇小组的一个重要成员，他的主要工作是研究果蝇的遗传交换。1927年，他用X射线照射果蝇，最早人工诱发基因突变获得成功，因此获得1946年诺贝尔生理学或医学奖。

发现遗传密码——DNA

艾弗里

艾弗里，美国细菌学家。1877年10月21日生于加拿大新思科舍省哈利法克斯，1887年随做牧师的父亲迁入美国纽约市。1904年毕业于哥伦比亚大学医学院，后到布鲁克林的霍格兰实验室，对致病细菌的化学特征展开研究。1913年转到纽约的洛克菲勒研究所，投入到对一种肺炎双球菌的深入研究中。

1943年，已过花甲之年的艾弗里被洛克菲勒研究所授予荣誉退休职工称号，并继续坚持对肺炎链球菌的研究。1944年艾弗里与他的同事共同发表报告，表示脱氧核糖核酸（DNA）是导致细菌转化的真正物质。

DNA携带遗传信息的发现，是遗传学领域中的一项重要成就。

（李一一 辑）