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遗传学的先驱摩尔根评传-第7部分
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这样，摩尔根的研究随时都要保留成千上万的果蝇，其中大多饲养在摩尔根从学校食堂“借”来的半品脱玻璃奶罐里。新羽化出的一代用乙醚麻醉，然后把它们分散开，用手柄放大镜或简易显微镜观察、计数。如果还要用来杂交，则放回牛奶罐里让其复苏，再喂一点发酵香蕉；如果不再需要，则立即处死。每项研究都得数上成千上万的果蝇。在果蝇实验的高峰期，人们在哥伦比亚大学旁边的地铁车站常可看见成群的学生提着装有果蝇的牛奶罐。他们把果蝇带回家去，在厨房的餐桌上继续计数。有个学生的孩子，当有人问到他爸爸靠什么谋生时，他很得意地回答：“我爹给哥伦比亚大学数苍蝇！”
这些杂交实验，首先要求看得出变态，这是困难之一；困难之二是要在几千只果蝇中准确统计多少是变态，多少是常态。但最重要的是头脑得非常非常灵，能从观察到的结果推论出其中无法看到的内在机制。我们可以打个比方，好像摩尔根和他的学生们在绞尽脑汁想要摸索出打桥牌的规则和各人手中藏着的是些什么牌，但他们只能观察别人如何打牌，只能谨慎地出牌，却始终看不见牌正面的值。他们的杂交实验也是同样的道理，通过把基因在果蝇之间传过来递过去，观察和推论出遗传学的“规则”。
摩尔根深信限性基因同携带有性别因子的染色体之间有一定联系。他后来有了更多的证据来支持这一观点。但他在第一篇论文里留了一手，不愿公诸于世——这就是小翅突变的发现。这个突变的遗传方式与白眼一样，也就是说，它是个伴性性状。于是，摩尔根到此为止已经有了3个与性别因子处于同一染色体上的因子：白眼、硃砂眼、小翅。但不久之后，摩尔根发现几十个突变性状的分离可以归纳为3组，他作出正确的估计：这3组性状（基因）与果蝇的3对大染色体是对应的。
1914年有一段时间大家有些担心，因为只发现了3个连锁群，而果蝇的染色体可以明显观察到至少4对。的确，4号染色体很小，但摩尔根预言，一定还有个第四连锁群存在。果然，他的一个学生H·J·马勒不久发现了弯翅突变，这是4号染色体上第一个基因。后来发现的与弯翅一道分离的基因只有很少几个。所以，每个连锁群的基因数同它们所属的染色体对的长度是成比例的。
关于小翅的材料，摩尔根之所以决定暂不发表，其原因可能是他当时不能解释这样一个事实：一方面，小翅和白眼都是限性性状，或者叫做伴性性状，这是因为它们的基因都在性别因子即性染色体上；另一方面，在染色体配对时，这两个性状有时候又互不相干。换句话说，有些果蝇，它们的母本在同一条染色体上带有白眼和小翅基因，但它们不仅生出了白眼小翅的雄蝇，而且还生出一些白眼正常翅或正常眼小翅的后代。所以，实际上这两个性状虽然都被认为是由伴性基因决定的，但它们的遗传却表现出一定程度的独立性。
后来，摩尔根想出了一种解释来说明这两个限性基因没有连锁在一起分离的原因：也许它们虽然同在X染色体上，但彼此没有紧靠在一起。如果这两条调染色体像其他几对染色体一样在减数分裂时交换它们的基因，染色体上相隔较远的更有可能交换，对于紧靠在一起的两个基因，它们互换的可能性则不大。
染色体之间交换基因的过程叫“互换”，两个因子保持在一起的倾向叫“连锁”。这两个术语都是摩尔根创造的。如果把这一过程与玩纸牌相比，其中的道理就更容易理解了。基因是特定的独立的单位，好像是一张张纸牌，玩的时候，不会互相融合。在减数分裂期间，每对染色体靠在一起，父本的染色体和母本的染色体就好像两叠纸牌，“洗”过一遍即发生基因互换。一叠牌中两张牌靠得越近，经过一次洗牌把它们分开的可能性就越小。事实上，洗一次牌，把原来紧邻的两张牌分开的概率只有2％，而98％的机会是仍挨在一起。
摩尔根称之为“互换”的这样一种染色体间的物质交换，一些学者早已提出过这一可能性，他们是萨顿、威尔逊、洛克、唐卡斯特，但摩尔根同他的学生A·H·斯特蒂文特从遗传学的角度提出了证明，而且他们进一步提出了一种独到的见解：基因之间的距离（仅几百万分之一英寸）以及它们的排列顺序可以根据遗传学上的杂交实验结果推算出来。也就是说，分离时表现出的独立性越大，那么就可以设想基因在同一条染色体上相距越远。当然，分离时两个基因完全不相干就意味着它们处于不同的染色体上，要不然就是虽在同一染色体上但相距太远。斯特蒂文特这样写道：
“1911年下半年……我突然想到，连锁紧密程度的差异
（摩尔根当时已经指出是由于基因空间分布的不同造成的）也
许可以用来测量染色体上呈直线分布的基因的顺序。我回到
家里，顾不上做我大学课程的作业，花了大半夜时间画出了第
一张染色体图，其中包括伴性基因y（黄体色）、w（白眼）、v
（硃砂眼）、m（小翅）和r（残翅）。这张图上的基因顺序和后来的
标准染色体图一样，它们的相对距离也和标准图大体一致。“
摩尔根和他的研究小组着手测量（或者应该说是根据基因互换的频率来推算）所有的突变基因相互间的距离。他们搞得非常精确，画出的染色体图（指的是基因在染色体上的排列图）经过半个世纪后仍然基本保持原样。英国遗传学家J·B·S·霍尔丹曾建议把这种度量单位定名为“摩尔根”。例如，斯特蒂文特发现黄体基因距白眼基因1·5厘摩ff‘ta，白眼基因距二叉脉基因5·4厘摩尔根。二叉脉基因同黄体基因的距离是6·9厘摩尔根，可见它们位于白眼基因的两侧。1911年9月10日出版的《科学》杂志上发表了由摩尔根一人署名的理论性文章，阐述有关连锁问题的初步研究结果。一般人认为这是最早的关于果蝇遗传研究的最重要的两篇论文之一。摩尔根在文中写道：
“孟德尔遗传定律是建立在单位性状遗传因子随机分离的假设之上的。孟德尔式遗传所特有的两个或两个以上性状的典型分离比例（如9：3：3：1等）正是基于这样的假设。最近几年出现了一些新情况，当涉及到两个或两个以上性状时，出现的分离比例与孟德尔的随机分离假说不符。最明显的例子是符尺蠖和果蝇以及几种家禽的限性遗传，必须承认在其中雌性因子同另一个因子之间发生了相引，而豌豆的杂交中，如果涉及到花粉的颜色和形状，情况也是如此……
根据果蝇的眼色、体色、翅突变和雌性因子的遗传的实验结果，我斗胆提出一个比较简单的解释。假如代表这些因子的物质包含在染色体中，假如‘相引’的因子距离相近，且呈线性排列，那么，当来自双亲的成对（杂合）染色体接合时，类似的区段的位置将互相对应。现在已有确实证据支持这样一种观点：在绞线期，同源染色体互相纠缠在一起，但正如詹森斯指出的，当染色体再次分开，即裂开时，这一过程发生在单一的平面上。结果，最初的物质因为彼此靠近最后会留在同一侧，对面一侧的情形也是如此。于是我们就发现某些性状有相引现象，而另一些性状却很少甚至根本不会出现相引。出现与否取决于染色体上代表这些因子的物质的直线距离的远近。这样一种解释将可以说明我迄今观察到的许多现象。我想，它也可说明人们迄今描述过的其他例子。这些实验结果只不过是由于染色体上的物质所处位置和同源染色体联合方式的力学结果，而产生的分离比例只不过是用数字表现出了染色体上诸因子的相对位置。我们没有发现孟德尔所说的随机分离，恰好相反，我们发现染色体上位置相近的因子的联合。这种实验结果的机制如何，将由细胞学研究提供答案。“（摘自《孟德尔式遗传中的随机分离与相引》，载《科学》杂志第34卷，第384页。）
摩尔根是个讨厌空谈理论的人，但这篇为他赢得声誉的文章却多少是纯理论的；他一生致力于定量的实验方法，但这篇文章却出人意料地没举出任何数据。（过了一年摩尔根才发表了有关资料；又过一年，到1913年，斯特蒂文特发表了他的染色体图的原稿。）但这篇论文写得天衣无缝，使一切批评意见都望而却步，人们甚至原谅了他没有说明所引述的詹森斯的文章的出处这一疏忽。这类疏忽大意的事，在摩尔根一生中屡见不鲜，但多半是由于他什么事都不拘小节，而不是有意贬低他人。
既然细胞学与遗传学的结合早已是既成事实，所以现在很难体会到在当时这两门学科的发展有多大距离。在另一些国家，如英格兰，遗传学的研究完全没有细胞学的参与。1921年英国遗传学家贝特森承认，“这里（指美国）细胞学研究是很平常的事，人人都知道，我希望我们英国也能做到这样。”两支队伍的结合发生在哥伦比亚大学，这也毫不奇怪，因为摩尔根的办公室就在威尔逊的办公室隔壁——一个搞遗传学，一个搞细胞学；同时也因为摩尔根的一些学生（如佩恩）一面搞摩尔根分配的果蝇课题，一面又为威尔逊分析昆虫的染色体。佩恩曾在1908年和1909年偶然证明了7种昆虫的性别是由染色体决定的。
摩尔根隔壁房间里有这么一位世界第一流的细胞学家，对他热情友好，积极支持，这使他能听到世界上最有价值的有关细胞学问题的见解。威尔逊写了一本题为《细胞发育与遗传》的巨著，对当时世界上关于发育和细胞学的研究进行了全面总结，叙述了细胞学的最新进展，其中包括他本人做出的重大贡献。这本书于1896年、1900年和1925年多次修订再版。它提供了详尽的参考资料，直到今天仍不失为一本好书。1956年重印时，马勒为之作序，加了补充说明。
1913年，当摩尔根对于染色体实验的意义感到确有把握以后，他立即写了一本书，书名是《性别与遗传》。1915年，摩尔根同前五年一直跟随他搞研究的三位学生斯特蒂文特、布里奇斯和马勒合作完成了他最享盛名的著作——《孟德尔遗传之机制》。这本专著对果蝇研究作了全面总结，被柯特·斯特恩誉为新遗传学的基础教材。它第一次尝试把遗传学中一切问题都与染色体行为挂上钩。现在，该书中的材料被人们毫无保留地接受，成为现代遗传学之基石，所以很难恰当估计它代表着人类认识史上该是多大的飞跃。该书确认了孟德尔定律的正确，同时也肯定了确实存在例外情况。这些全都可以用“遗传因子”（也就是“基因”）加以解释。遗传因子是客观存在的物质，是人们可以看到的染色体的一部分，它们在染色体上呈线形排列，遗传学研究中观察到的遗传因子的行为与染色体的行为完全一致。基因是成对的，染色体也是成对的，每对中只有一个传给后代。基因分为若干连锁群，连锁群的数目与染色体数相同，连锁群内基因的多少与染色体的大小相一致。
这本书对遗传学上的问题的论证与评价准确度极高，可称得上有胆有识，因为当时对果蝇染色体的行为还知之不多。1910年至1920年间，对染色体行为的预测全是根据遗传学研究的材料，因为，当时通过透镜只能模模糊糊看到果蝇为染色体。例如，摩尔根到1914年还以为果蝇有5对染色体（见《大众科学月刊》，1914年1月号）。当时是靠与其它生物进行类比而推论出果蝇染色体行为的。
《孟德尔遗传之机制》一书得到文明世界绝大部分学者的承认。在美国，各种荣誉接踵而来。霍普金斯大学授予摩尔根荣誉法学博士学位，他以后写的书一直使用这一头衔；肯塔基大学授予他荣誉哲学博士学位；后来他又得到另外几个荣誉学位。他当上了美国科学院院士，过后又当上了科学院院长。他还是伦敦英国皇家学会的国外会员，1924年获达尔文奖章，1939年获科普利奖章。由于他获得了这么多奖章、奖状，所以他以后能轻易从洛克菲勒基金会或卡内基学会等组织争取到经费。
果蝇研究的成果确立了他“20世纪的孟德尔”的地位，吸引了世界各地的科学家，他们纷纷前来顶礼膜拜这位科学界的造物主。他们在哥伦比亚大学谢默霍恩大楼613号的蝇室里看到他们曾猜疑、希望或担心的景象，这确实是科学上的奇迹，同时也了解到这位学生们称之为“老板”的人物的不平凡的见解。
第六章 果蝇实验室
假如你们问我怎么会有这些发现……我的回答是：一靠勤奋，……二靠明智地使用各种假说——我所说的“明智”，指的是愿意放弃任何假说，除非能为它们找到可靠的证据，三靠实验材料得当，……最后还靠少开些遗传学大会。
托马斯·亨特·摩尔根在国际遗传学大会上的主席致辞
托马斯·亨特·摩尔根的大名看来要名垂史册了，这实现了他父亲的愿望。摩尔根只有一个儿子，而儿子名下全是女儿。摩尔根这一支系后继无人，全家为之惋借。这时，他们想起了摩尔根的外孙詹姆斯·芒廷说的一句话：“赞美这个姓氏吧，把基因传递下去！”但更为重要的是摩尔根把这份文化遗产传给了几十个年青的遗传学家。
摩尔根在自己身边聚合了一群才华出众的学生，他们聪明能干，既善于独立开展工作，又有集体主义精神。摩尔根完全可以从哥伦比亚大学的研究生中挑选自己的工作班子，而且也确有许多研究生在蝇室内外干过一段时间研究工作。但他实在算得上知人善任，唯才是举，毫无门户之见，绝不计较对方的学历。他曾一度替一位普通动物学教授代课，在班上遇见了艾尔弗雷德·亨利·斯特蒂文特和卡尔文·B·布里奇斯。他俩都是年仅十几岁的本科学生。斯特蒂文特写了一篇文章，论述他父兄在亚拉巴马州的农场里养的马的毛色。摩尔根看了稿子，印象很深，于是帮助他发表，题目是《纯种马谱系之研究》。后来，摩尔根让他干果蝇计数的工作。可惜斯特蒂文特是色盲，限制了他发现体色突变的能力。但工作不到两年，他年仅二十一岁时就做出了一件极为了不起的贡献：画出了基因在染色体上呈直线排列的顺序，不久后定名为“染色体图”。
1910年，摩尔根给年青的大学生上尔文·布里奇斯一份在实验室洗瓶子的工作。当布里奇斯透过厚厚的玻璃瓶发现了一只硃砂眼突变果蝇时，他马上被提升为摩尔根的私人助手，因为他的视力非同小可，这种突变常人用显微镜也不一定能看得出来。据说当时摩尔根还得自掏腰包支付布里奇斯的薪金。后来布里奇斯发现了好多突变。他还发现了一些不寻常的遗传方式，他自己推测，这是由于一对染色体没有像通常那样分向两极，他称这种现象为“不分离现象（nondisjunction）”。他英年早逝，至1938年离开人世，始终是摩尔根亲密的同伴。布里奇斯和斯特蒂文特一样，读完大学取得学士学位后就直接在摩尔根指导下攻读博士学位。他们十七年的主要工作是“为哥伦比亚大学数苍蝇”。
在摩尔根蝇室工作的学生中，知名度最高的也许要算H·J·马勒。他1910年已在哥伦比亚大学取得学士学位，当时正在读硕士研究生。1911和1912两年他在康奈尔大学医学院学习，但过后又回哥伦比亚大学读博士学位，同时兼任助教或带学生实验，时间当是1912…1915年和1918…1920年，中间那段时间在赖斯大学朱利安·赫胥黎手下工作。虽然马勒不像斯特蒂文特和布里奇斯那样自始至终同原来的老师保持亲密的关系，但他们师生四人合作写成了《孟德尔遗传之机制》一书。他还对解释基因间的相互作用做出了许多重要贡献，并证明X射线可使突变率增大15Q倍——他为此获得1946年度诺贝尔奖。
在这种同心同德、人尽其才的共同劳动中，还有一位没有露面的成员，他就是埃德蒙·威尔逊。在1932年举行的第六届国际遗传学大会上，威尔逊对与会代表讲了这么一番话：
“人们之所以把我看作一个遗传学家，这只是出于礼貌，其实我现在不是，过去也从来不是。所以，如果我这时候在你们面前夸耀我在遗传学方西也有所成就而至今尚未得到认可，你们一定会觉得意外。早在孟德尔的工作被重新发现之前，也就是四十年前，我就发现了一个新的、超群出众的孟德尔式的人物，这个人你们谁都认识，就是这位可尊敬的遗传学大会主席托马斯·亨特·摩尔根。”
在蝇室的所有人员之间，似乎存在一种一般的实验室或教室难得有的无拘无束、互相尊重的气氛，欧洲来的第一个博士后研究生O·L·莫尔的妻子托维·莫尔为她看到的第一个场面大为震惊。她走进买验室时，看见斯特蒂文特这小子斜倚在椅子上，嘴里叼着烟斗，双脚翘在桌子上面，正在大声地同摩尔根争论。斯特蒂文特的口齿最为伶俐，也是最崇拜摩尔根的学生。他曾经这样描述实验室里的情形：“我们是一个集体。每人都有他自己的实验要做，但谁对别人正在做什么都了如指掌，对每一项新的结果都自由讨论。我们不大管谁的实验是优先的课题，我们也不大在乎一种新的想法或新的解释是谁最先想到的。”凡是在摩尔根手下工作过的人，谁都不会不提及他费了多少心血培养年青人以及他对人的平易与友善。休厄尔·赖特博士说，有一次厕所被锁上了，他又急得不行，于是摩尔根把他举起来，从门上翻越进去。这个故事只是很多类似的趣闻之一。他对待同事的态度由此可见一斑。
这间小小的蝇室里挤着八张工作台，另外还有一张炊事台，是供勤杂工（过后由一位可靠的学生充当）为果蝇准备培养基用的。最先将香蕉煮成泥状，然后让其发酵至果蝇最喜爱的程度。蝇食的气味很浓，使生物系其他成员抱怨不已。后来摩尔根发现买香蕉汁比买鲜香蕉便宜。又过了一阵，商店有现成的东西出售，效果更佳，而且合算。他们也用琼脂。另外，室内立着一根可以转动的柱子，四面挂着染色体图，用铅笔注明各种各样染色体重组的情况。
蝇室入口处附近赫然悬挂着一大串香蕉，用以吸引从牛奶罐逃出来的果蝇，或是吸引在那从未彻底清扫过的垃圾桶里未经科学处理、于科学也毫无补益而自行交配生出的果蝇。这串香蕉谁也不得乱动，唯有威尔逊例外，他有权摘一个来吃（摩尔根的一个孩子说，威尔逊也受到了报应：有一次，他特地找到一个驼鸟蛋，准备拍下照片来做他的著作的封面，但还没来得及拍照，就被摩尔根和他的学生们炒来吃了）。
蝇室内还有其他动物。供做果蝇培养基的琼脂四周老是蟑螂成群。只要把抽屉打开，即可看见琼脂在动。20年代曾同摩尔根一道工作过的柯特·斯特恩写道：“在这热火朝天的蝇室里工作的那些年，每当我拉开工作台的抽屉，总免不了把头扭向一边，让蟑螂有机会逃到暗处去。有一次，我气喘吁吁地对他说，‘摩尔根博士，如果你把脚落在地板上，就会把耗子踩死的。’果然，他踩着耗子了！”斯特恩还提到蝇室里条件很差，什么都凑合、将就，说这儿搞的不过是点“小科学”。后来他又说：“过了几年，摩尔根在加州理工学院创建了一个设备齐全的现代化实验室，但在哥伦比亚大学那些年，推动科学进步的适当途径应是小科学，当时不可能花过多时间去追求技术设备的完善。”
实验室的设备也是廉价品。摩尔根对公用经费之节约简直近于吝啬，这与他用自己的钱那种大手大脚的作风适成对照。不但装果蝇的容器多是代用品，就是研究用的设备也是临时凑合。后来为实验室购置的一些仪器，往往是经历了这位老板的一再反对才买成的。经过多久，手柄放大镜才换成了简易显微镜，而显微镜上面的挡光板是临时用罐头铁皮做成的，遇上屋顶漏雨，就在地板上摆几个水桶。冬天因怕果蝇受冻，才让卡尔文·布里奇斯这位能工巧匠做了一个简易恒温箱。摩尔根的实验使果蝇这小东西驰名远近，四面八方都来索取果蝇原种。摩尔根大大方方地把这些东西送给别人，而且分文不取。但他预计到他对哥伦比亚大学的东西如此慷慨处理必定会得到应有的回报。他在向威斯康星大学的科尔要原种鸽的信中这样写道：“科尔，这些鸽子我不打算付钱，也不会付运费。全世界谁向我要果蝇我都给，而且邮票也没有让人买一张。所以，请你直接把鸽子运来。摩尔根。”
饲养果蝇也花钱不多，头一年每天只花一角钱饲料费。有一天傍晚，谢默霍恩大楼旁边的体育馆失火，摩尔根的果蝇眼看就要完蛋。他冒着冬夜的严寒从家里跑出去。马拉消防车的水龙直冲着谢默霍恩大楼喷水，以免火势蔓延。有些窗户的铁架已开始熔化�
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