兩個方向，一個目標
你如何把一個基因與它的功能聯繫起來？有兩條相反的路徑。正向遺傳學從一個表型——一個有趣的缺陷——出發，反向追溯到負責的基因：「有東西壞了；是哪個基因？」反向遺傳學則從一個基因出發，問把它關掉後會發生什麼：「我手裡有這個基因；它是幹什麼用的？」二者在中間相遇，把基因型與表型連接起來。
遺傳篩選：正向遺傳學的實踐
遺傳篩選是正向遺傳學的主力。其思路大膽卻簡單：用誘變劑在成千上萬隻動物身上隨機破壞基因，然後從後代中篩選出那些表型恰好以你所關心的方式失常的稀有個體。每一個有趣的突變體，都指向一個該過程所必需的基因。
- 用誘變劑處理一個族群（通常是果蠅、線蟲或斑馬魚），使隨機突變散布於整個基因組。
- 讓它們繁殖，並檢查大量後代，逐一評判每個個體是否具有你正在篩選的特定缺陷（比如缺失某一身體節段）。
- 保留那些表現出該表型的稀有突變體；通過雜交確認該性狀可遺傳，並大致定位基因所在的位置。
- 鑑定出具體的基因，再研究它如何運作——並核查人類是否存在相關的同源基因。
20世紀80年代一項著名的果蠅篩選系統地破壞基因，直到研究團隊幾乎編目了所有為早期胚胎定型的基因——包括本系列前面講過的形態發生素基因和分節基因。它是「一次無偏向的篩選能夠繪製出整個生物學過程」的最清晰範例之一。
反向遺傳學：從基因出發
一旦基因組被定序，生物學家便面臨相反的難題：成千上萬個功能未知的基因。反向遺傳學正面迎戰這一難題，方法是使一個選定的基因失活，然後觀察結果。最具決定性的工具是基因剔除——徹底使一個基因失活。在小鼠中，基因剔除小鼠讓研究者得以刪除單個基因，並觀察其在整隻動物身上的後果，這是一項獲諾貝爾獎的技術。
FORWARD GENETICS REVERSE GENETICS (phenotype → gene) (gene → phenotype) -------------------------- ---------------------------- 1. mutate at random 1. pick a known gene (mutagen) from a sequenced genome 2. screen many offspring 2. knock it out / silence it for a chosen defect on purpose 3. keep rare mutants 3. examine the organism 4. map & identify the gene 4. read off what the gene does They are mirror images. Forward asks ‘what gene causes this?’ Reverse asks ‘what does this gene do?’ Modern labs use both, often looping forward findings into reverse confirmation.