第一章 寻找基因
如,镰状细胞血红素的变异体,就有好几种副作用:带有两个这种变异体的人,可能会出现脑伤、心脏衰竭或骨骼畸型等症状。相反地,有些特质,如身高体重,则是由许多基因共同控制。此外,孟德尔提出的遗传比例,有时也会改变,很可能是因为其中一个基因型(genetroe),或是其他的基因型,是属于致命基因,或是比较占优势。
凡此种种,都表示遗传研究已经成为一门复杂的学科。但是,有一些人还是经常使用孟德尔定律,来说明人类和其他生物的遗传现象,而这些遗传看起来都是直截了当的。
然而,在生物学界重新挖掘出孟德尔定律后,他们开始期待这些定律,能够解释所有想像得到,以及一些难以想像的家族遗传模式。于是冗长的系谱问世了,这些系谱号称可以说明,坏脾气的突然爆发,都是因为一个显性基因作祟,或是可以解释哪些基因会让人想要出海,那些基因会造成漂泊痛(draPetornania,病理学上称呼逃亡的奴隶)。
即使到了今天,还是有人凡事都要求一个简单的解释,只不过他们都不是生物学家罢了!
大部分的遗传学家,都曾经因为太过相信孟德尔学说可以解释一切,企图以简御繁,结果吃了不少苦头。
孟德尔当时只是将遗传因子,视为父母传递给子女的遗传单位,并没有细究遗传因子的成分,也没有说明到哪里找这些因子。于是其他科学家开始质疑,这些到底是什么东西?
1909年,美国遗传学家摩尔根在寻找繁殖实验的对象时,找到了不起眼的果蝇,他的选择启发了后世的遗传研究。他在黑腹果蝇身上所做的实验,更是绘制人类基因图的第一步。
摩尔根(1866-1945年)出生于美国肯塔基州的一个并充满着传说的古老大家庭。
他从小爱好收集标本,包括利制的鸟、马卵、蝴蝶、化石等等。他除了担任过布林马尔学院的生物学教师、斯坦福大学的客座教授以外,他一生的学术生涯主要有两个时期:
从1904年到1928年的哥伦比亚时期和1928年到1942年的麻省理工学院时期。
果蝇形体小,长度不过两毫米,从葬到幼虫到涌再到成虫,一个同期大约只需10天,每头雌蝇可产卵几百,而且饲养方便,这些都有利于研究工作的进行。果蝇有几千种,摩尔根用作研究材料的果蝇称为黑腹果蝇。它是世界各地到处可见的一种,凡是有水果的地方往往就有它的踪迹。
果蝇大部分的遗传特质,都是遵循简单的孟德尔定律运作。但是摩尔根却发现,有些怪异的遗传模式,并不像孟德尔的研究那么清楚。例如,在豌豆的交叉实验中,父母亲哪一方带有绿色或黄色的遗传因子,并不会影响到下一代的颜色变化。也就是说,不管雄绿雌黄或是雄黄雌绿,交配结果都是一样的。但是果蝇的某些遗传特质,却有不同结果。因为某些特定基因,例如让眼睛从红色变成白色的基因,就必须看是来自父亲或是母亲,才能决定对下一代有没有影响。如果白眼父亲和红眼母亲交配,所有后代都是红眼。如果是相反情况,也就是白眼母亲与红眼父亲交配,结果就会木同,他们生的儿子都是白眼,而女儿则全都是红眼。不同性别的双亲带有特定基因,竟然会影响到后代子孙的外貌,连摩尔根自己都大吃一惊!
摩尔根知道雄性果蝇和雌性果蝇,在另一方面也有差异。细胞核的染色体都是成双成对的两股黑线,两性的染色体大部分是相似的,其中只有一对性染色体不一样。雌性有两个大的X染色体;而雄性则有一个大的X染色体和一个此外摩尔根还发现,果蝇眼睛的颜色是跟着X染色体遗传的。雄性果蝇身上只有一个X染色体(是从母亲一方遗传来的,父亲提供的是Y染色体),所以看起来都像母