(原创)现代遗传学创始人摩尔根(六):(四)摩尔根的基因理论

摩尔根初期不仅对孟德尔定律不认同,对染色体理论也不认可。当初他与威尔逊的观点相左。他认为是细胞质决定了遗传和发育现象,染色体不可能是孟德尔因子的载体;后者则认为染色体是遗传发育的关键决定因素。他参加果蝇实验是在“果蝇小组”成员积极劝说下而为之的,是在“违背自己的意愿”下研究染色体的。也可说是首只白眼果蝇这一“天之娇子”让他动心的。即使如此,他也不愿称“染色体理论”,喜欢称呼“基因理论”。

自从1875年,德国生物学家弗莱明发现“染色体”以来,科学家不断对其进行研究。1890年,汉金第一次提出X术语,用以表示精子某一染色质成分。1905年,史蒂 文斯女博士在性染色体的研究中发现了不相等的染色体,即雌蛀虫有20条大染色体,雄蛀虫有19条大染色体,1条小染色体,于是她便称大染色体为X,小染色体为Y,这样就形成了雌性为XX,雄性为XY的定义。1909年,丹麦植物学家约翰森首先引入了“基因”术语,以取代“因子”。

摩尔根借鉴了前人的研究成果,并借助于孟德尔的统计学方法,以及显微镜观察方法,通过果蝇实验对基因和染色体进行了深入研究和探索,逐渐形成了自己的基因理论。简列如下:

1、基因与染色体相关联,并可定位

摩尔根说:“无论如何,基因都是与具体的染色体相关联,是可以通过遗传分析予以真实地定位。”他又说,“如果基因确是物质单位,就是染色体上的一个片段”。

2、基因是以细胞分裂相同方式进行分离的

他分析说:“因为染色体的分裂是以一对基因之间产生分离的方式而进行的。即每个子染色体只得到原来同源染色体的一份,使我们相信基因是等分的。”

3、基因具有“自体催化”的特性

基因虽然无限制地分裂,但它本身并没有缩小或因此改变性质。他认为:“从某种意义上讲,基因肯定在连续分裂的间隙有所补偿。我们可以把这种特性称为自体催化。”

他强调:“基因经过成千次甚至百万次的再分裂,而物质本身仍保持不变。”虽然偶尔会发生突变,但“突变的基因仍保持了生长增殖和分裂的性质,更重要的是它保持了稳定性。”

他认为:“在染色体上呈线性排列的基因与基因之间的相对位置,可以从遗传学证据和细胞学的观察中推断出来。”虽然有一染色体片段的断裂后接到另一染色体上的现象出现,但“正说明是偶然性而不是基因间的相互作用影响了目前已确定的位置关系。因为当一个染色体部分附着于另一染色体的基因链的末尾或是当一段染色体前后倒置时,在新的位置上定居下来的基因与新的邻近基因之间的结合一样紧密。”

6、基因在决定个体性状中可表现多种效应

他发现,“在同一条染色体上,可以存在控制不同性状的基因,如一个基因控制眼色,它的邻近基因可能控制翅形,而第三个基因可能是决定雄性或雌性的育性。”

7、染色体的移动过程属于物理现象

在减数分裂中,聚集在一起的染色体分别移向两极,以保证一组染色体分配给子细胞,并进行自由组合。他认为,这种“染色体的移动过程属于物理现象”,并不是像有些细胞学家所说的“吸引和排斥”过程。但尚不明了这一物理过程的细节

8、染色体的结合过程是基因点对点聚在一起

摩尔根根据遗传分析认为,“染色体的结合不仅是相似染色体的结合,即相同的基因链的结合,而且有一个精细的过程——基因点对点聚在一起,除非有物理障碍的阻隔。”(以上引文源自摩尔根《遗传学与生理学和医学的关系》)

1913年,摩尔根与其弟子绘制出第一张染色体图谱,表现出果蝇中6个性连锁因子的线形排列,发表在《实验动物学杂志》上。1915年,又绘制出2组连锁因子对应于果蝇的4对染色体的图谱,并在染色体理论的描述中形容为“基因如珠子一样串在线上”。

10、基因在遗传方面的功能:分离、独立分配、连锁、交换和线性排列

总之,摩尔根的基因理论,科学反映了生物界的遗传规律,标志着现代遗传学的创立。

1926年,摩尔根的《基因论》出版,可以说是自孟德尔定律发现后对遗传学发展的一个总结。近20年摩尔根及其学派出版了许多关于遗传学的重要著作,如1913年的《遗传和性别》,1915年的《孟德尔式遗传学机制》,1916年的《进化理论的评论》(后修订为《遗传与进化》),1927年的《实验胚胎学》等,这些丰硕研究成果对遗传学和细胞学的发展产生了巨大影响。