第三讲 原来你在这里——基因

一水分两支，来共高高峰。

出山暂相失，到海终相逢。

用南宋诗人林景熙的这几句诗，来描述遗传学在20世纪初的状况，真是恰如其分。

“一水分两支”中的一支，孟德尔的研究终于被发现了。1900年，荷兰的德弗利斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克，这三位生物学家不约而同发表文章，称赞一个科学界不知名的奥地利人孟德尔，说他发现了重要的遗传学定律。他们三人各自在遗传学研究上获得了重要发现，准备发表论文，在查阅以前文献资料的时候，却都意外地发现了30多年前孟德尔的文章。

而“一水分两支”中的第二支，细胞核中染色体和遗传之间若隐若现的关联，也到了一点就破的关口。

这时候，就等灵感闪现，一道闪电能够照亮天空。

这时候，有两位科学家亮剑而起了。

第一位是德国实验胚胎学家鲍维里。

他研究海胆的胚胎发育。为什么选用海胆呢？因为海胆的胚胎是透明的，可以很容易在体外观察，而且，一次有很多胚胎同时发育，生长周期短。这是研究胚胎发育的模式生物。

他做了大量的实验，最后发现了一个规律：只有当海胆胚胎中包含有一套完整的染色体的时候，胚胎才能正常发育生长。如果多一个染色体，或者少一个染色体，海胆都不能正常发育。

这就好比打扑克牌，需要拿到2-10，J,Q,K,A的所有13张牌。12张牌，不行；14张牌，也不行。当然，你可以拿到不同花色的顺子，不一定需要同花顺。

他还发现作为配子细胞的卵子和精子，里面的染色体有四个方面是相当的：

1.数目相当

2.形态相当

3.对于子代的性状遗传的影响相当

4.对于子代的生理发育的影响相当

由此，他突发灵感，在1902年大胆地推断出：“染色体的行为与孟德尔遗传因子具有平行关系”。

什么是平行关系呢？说人话就是：孟德尔的遗传因子就位于染色体上。

正所谓：“染色体重要，一个不能多，一个不能少，父亲和母亲，对我一样好。”

作出同样判断的另一位是美国生物学家、医生萨顿。

1877年，萨顿出生于纽约州的一个农民家庭。1886年全家搬到了堪萨斯州种麦子去了。萨顿从小心灵手巧，擅长修理各种机械设备。1896年，萨顿进入堪萨斯大学，学习工程学，可以充分施展他在机械工程上的天赋。

大学第一年的暑假，萨顿家中很多人得了伤寒，他的一个弟弟因病去世，这对萨顿产生了深刻的冲击。回到大学后，萨顿转入了生物系，打算日后从医。

几年后,萨顿成为了细胞学家麦克朗的第一个研究生。麦克朗研究昆虫，是这一领域的先驱，1902年在直翅目昆虫中首次发现了决定性别的性染色体。

1899年，萨顿在田间散步的时候，看见成千上万的蝗虫爬满了麦子。他收集了一些蝗虫，带到实验室观察，发现了它们有着巨大的染色体。

1903年萨顿研究生毕业。在麦克朗的建议下，萨顿来到了哥伦比亚大学，师从著名的细胞生物学家威尔逊攻读博士学位。

威尔逊是美国动物学和遗传学的先驱。他写的《细胞》一书是现代生物学经典的教科书之一。 

在威尔逊的实验室，萨顿发表了他最重要的论文《遗传中的染色体》。这是遗传学上里程碑式的论文。

他根据染色体学说中的一些基本观点，认为同源染色体中成对的染色体，一个来自于父方，一个来自于母方。

细胞进行减数分裂的过程中，染色体形成配子时的分离，与孟德尔的分离律完全一致，多对染色体的各自分离再组合，和孟德尔的自由组合律完全一致——孟德尔的理论和染色体的观察，殊途同归，在此合流了。

1925年，萨顿的导师威尔逊把染色体学说称为“萨顿-鲍维里理论”，具体内容非常简单明了：如果假定孟德尔的遗传因子位于染色体上,就可以在细胞层面上圆满地解释孟德尔遗传的所有事实。

如果你认为把萨顿和鲍维里放在一起“理论”的，完全是威尔逊，那么，你太低估了一种叫做缘份的东西。威尔逊有一位女助手奥格雷迪，算起来是萨顿的师姐。奥格雷迪在路过德国小镇时，遇到了鲍维里，一见倾心，决定远嫁到德国。所以，萨顿碰到鲍维里，还得叫一声“姐夫”——“就当我为遇见你伏笔”，伏笔原来是德国小镇上的那一次遇见。

孟德尔假想的遗传基因，终于在细胞核的染色体上找到了依托。

孟德尔遗传定律中提出的遗传基因，是一个抽象的概念，它在豌豆实验中起着作用，但是，它到底在哪里，长什么样，孟德尔不知道，也并没有告诉我们。

当弗莱明和贝尔登观察到染色体的时候，看到了它们的复制和数目变化，但是，不知道它们起什么作用。

鲍维里和萨顿的染色体理论，大胆推断基因就在染色体上，使得孟德尔的理论有了物质的基础和证据，细胞学和遗传学两条河流终于汇合到一起。

“原来你在这里”——这句话可以说是遗传学和细胞学的科学家同时喊出来的，这是两队登山队会合时的惊喜。遗传学家找到了遗传因子的物质基础，细胞学家发现了染色体背后所隐含的重大意义。

相比孟德尔十年种豆，从成千上万的豌豆花和豆荚中找到遗传的规律，萨顿只是在短短的研究生学习期间就提出了染色体理论，研究成果似乎“得来全不费功夫”。他像一个在对方禁区游弋的足球前锋，在恰当的时间出现在恰当的位置，而球恰好滚到了脚下，轻轻一碰就进球得分——运气好得惊人。体育运动和科学研究，每个人都有自己的机遇，但是，和萨顿同时代的生物学家和细胞学家这么多，为什么只有他和鲍维里才提出染色体理论呢？不可否认的是，能够捡漏得分的前锋，首先得有超过常人的脚法和意识。突发的灵感背后是一种厚积薄发，萨顿发表论文之前，已经观察了四年的蝗虫染色体。

天青色等来了烟雨，而染色体等来了萨顿鲍维里。从此之后，人们可以通过染色体实验来研究遗传和基因，而不需再像孟德尔那样，通过观察花色和果实等外观的表征来间接推测基因的规律。传世的染色体，从此展现出它的美丽和奥秘。