孟德尔遗传的机制
基因是实在的点,沿染色体排成一线。
孟德尔有一些看不见的「因子」,它们服从着工整的比例。摩尔根的果蝇却显示:这些因子是实在的、物理的东西——沿染色体排成一线,你甚至能给它们画出一张地图。
核心想法
在孟德尔之后的几十年里,没人知道他那些遗传「因子」究竟住在哪里。摩尔根的实验室,靠繁育数以百万计的果蝇,把它们钉在了染色体上——那是细胞所携带的、线状的小体。每一个因子(如今我们说基因)都搭在某一条染色体的某个确定位置上。
决定性的窍门在于:同一条染色体上的基因,倾向于一同被遗传(这叫「连锁」);可染色体有时会交换片段(这叫「交换」),从而把它们分开。两个基因坐得越近,就越少被分开。于是,只要数一数两个性状在后代中分开的频率,你就能量出它们的基因之间的距离——并把每一个基因,按次序,排上一张地图。
它是如何诞生的
托马斯·亨特·摩尔根起初是个怀疑论者——他既怀疑孟德尔定律,也怀疑染色体承载遗传这一说法。然而约在 1910 年,一只白眼的雄性果蝇,出现在他哥伦比亚大学那间逼仄的「果蝇室」里,而它那奇特的遗传方式,径直指向了 X 染色体。果蝇不断给出答案,摩尔根于是改了主意。
作图上的突破,来自一位十九岁的本科生——阿尔弗雷德·斯特蒂文特。1911 年的一个夜晚,他意识到交换的数字可以化作距离,便熬夜画出了第一张基因图。卡尔文·布里奇斯钉下了细胞学的证明;赫尔曼·穆勒磨利了理论。他们四人,把这些工作汇成了 1915 年的这本书。
它为何重要
正是这本书,把遗传从一件只能描述的事,变成了一件能测量、能预言的事。「基因」成了一个有坐标的位置。就这一个想法——靠性状重组的频率给基因作图——绘出了我们自身基因组的第一批图谱,并在我们还无法逐个字母地读取 DNA 之前,就帮人们追查到了诸如囊性纤维化这类疾病背后的基因。摩尔根因此荣获 1933 年的诺贝尔奖。
一个可以想象的画面
想象有两枚小坠子,穿在同一根绳子上。时不时地,这根绳子会被剪断一次,再与它的搭档绳子接起来,把断口之外的部分整段互换。如果两枚坠子相距甚远,剪口就很可能落在它们之间,于是它们常常被分开。如果它们几乎贴在一起,剪口便很少落在中间,于是它们几乎总是待在一起。数一数每一对被分开的频率,你就量出了绳子上的间隔——基因图,正是这样画出来的。
它的位置
孟德尔(1865 年)给出了抽象的规则;萨顿与博韦里(1902–1903 年)猜到了染色体在承载这些规则;而这本书,把猜想变成了一张测量出来的地图。这条线索往后延伸到埃弗里(1944 年)与沃森—克里克(1953 年),他们揭示出基因的化学本性是 DNA——但摩尔根的果蝇,早已为基因定下了地址。此后的每一张基因组图谱,包括人类基因组计划,都是这些果蝇图表的后裔。
序言——遗传的问题
From ancient times heredity has been looked upon as one of the central problems of biological philosophy.
连锁与交换(第三章)
The process of interchange between chromosomes is called crossing over; the tendency of factors to stay together is called linkage.