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三助遗传学诺贝尔奖的明星

梁前进,贺竹梅 现代遗传学教程 2023-02-13

好酒之徒—果蝇

果蝇为双翅目果蝇科果蝇属昆虫。该属约有1000多个种,其中黑腹果蝇是常用于遗传学研究的模式生物。


古希腊人称果蝇为嗜葡萄酒者(oenopote)。它原产于热带地区,可能通过香蕉进口有间接途径而被引入欧洲和美国。在酒发酵池的周围会招引很多的果蝇,这是由于果蝇的主要食物是在有氧与无氧条件下都可以生存的酵母菌,因此,人们常常在果园、菜场、食堂、垃圾场等腐烂蔬菜、水果处发现果蝇。果蝇之所以喜欢酵母菌,原来它喜欢的是腐烂水果等发酵产生的酒,因此,称它是好酒之徒不为冤枉。正是这位好酒之徒三次催生了遗传学领域的诺贝尔奖。

 


摩尔根之“赤兔马”—果蝇

有人说,果蝇是上帝为摩尔根而创造的。果蝇对于遗传学的贡献确实是举世瞩目的,其实并没有谁从一开始就预先安排了果蝇在生命科学上的辉煌命运,只是由于摩尔根对其天才式的研究而使其永载史册。因此说,果蝇是一匹“赤兔马”,有幸成了摩尔根这位20世纪“关云长”的战骑,更为合适。由于摩尔根通过观察发现眼色随X染色体而传递的规律和基因位于染色体上连锁遗传的证据。果蝇作为材料的研究从此始终引领生命科学特别是遗传学和发育生物学不断向前。

果蝇有大量的性状突变体,这是它作为遗传学研究的突出优点,如果蝇眼色有白眼、杏色眼、曙红眼等多种变异。翅形、体色、刚毛等变异也是经典遗传学分析的良好对象。还有许多与发育相关的基因突变体,如timeless(缺乏时间观念)基因,shaggy(蓬头垢面)基因,sevenless(无七,影响7号视锥细胞的发育)基因,fruitless(无果的爱恋或同性恋)基因等。从对这些突变基因的命名上也可以看出,充满浪漫创意的科学家对果蝇的钟爱。

摩尔根(ThomasH.Morgan,1866-1945


 诺贝尔奖催生者—果蝇

黑腹果蝇第一次用作实验对象是1901年,卡斯特(W. E. Castle)详细分析多代近亲繁殖的结果和某一代的杂交结果。但果蝇发挥重要作用还是由于摩尔根对其生物性状控制的研究。此后,果蝇催生了三度诺贝尔奖。

1910年5月,在培养了数十万只果蝇的摩尔根的“蝇室(fly room )”中,出现的一只白眼雄果蝇,摩尔根天才地将一个特定的基因定位在一特定的染色体上,为遗传的染色体学说提供了直接证据。1926年,摩尔根出版的《基因论》系统阐述了遗传的染色体学说。为此,摩尔根于1933年获得了诺贝尔生理学或医学奖,这是遗传学领域的第一个诺贝尔奖。 

摩尔根《The Theoryofthe Gene》(基因论)中译本

 


摩尔根的学生果蝇突变大师缪勒(H. J. Muller)证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍,为此,缪勒于1946年获得诺贝尔生理学或医学奖。



路易斯(E.B. Lewis )、沃尔哈德(C. N. Volhard)和威斯乔斯(E.F. Wieschaus )三人因发现早期胚胎发育中的遗传调控机理而获得1995年的诺贝尔生理学或医学奖。

 


果蝇这种遗传和发育研究的模式生物,不仅在生物学研究历史上已经发挥了重要的作用,它仍在继续发挥其产生生命科学成果的“大力神”作用。


   (本文作者:梁前进系北京师范大学教授,贺竹梅系中山大学教授)

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