遺傳基因等

遺傳基因（1910 年）

托馬斯·亨特·摩爾根（1866～1945年），阿爾弗雷德·亨利·斯圖文特（1891～1970年），卡爾文·布里奇（1889～1938年），赫曼·尤塞弗·馬勒（1890～1967年）

父母把什么遺傳給子女，使得子女長得像父母？生物學家發現越來越多的影響遺傳的細胞和分子。19 世紀末，人們認為細胞核里的染色體決定遺傳。顯微鏡觀察表明染色體不但分解父輩細胞而且重新組合后代細胞，在一定意義上符合孟德爾的遺傳定律。

接下來的突破出現在紐約哥倫比亞大學的“水果蠅室”里。托馬斯·亨特·摩爾根負責這個實驗室，他和學生斯圖文特、布里奇、馬勒一起發現，遺傳是由染色體上的基因引起的。1910 年，摩爾根取得第一個重大發現，他發現一只長著白色眼睛的變體水果蠅有一個特別的染色體，即X 染色體。1911 年，斯圖文特認為可以推斷出染色體中的基因各自控制水果蠅的哪些特征。他通過無數次的探索終于繪制出第一張基因圖。從此以后，遺傳研究開始針對尋找染色體中的具體基因對特定特征的控制。

1927 年，馬勒發現使用X 射線照射可以使基因發生變異。這使得為遺傳學研究提供更多種類的水果蠅成為可能，從此人們又開始了變異學的研究。

細菌的基因（1943 年）

薩爾瓦多·愛德華·盧里亞（1912～1991年），馬克斯·德爾布魯克（1906～1981年）

細菌是無處不在的單細胞生物，它們無所不在。有些細菌對人體無害，有些則是致病菌。它們在科學上的主要意義在于基因活動規律的發現，人們對于基因賴以活動的分子結構的最初了解就來自細菌實驗，通常使用大腸桿菌。

1940 年以前，人們還不清楚細菌也有基因，因為細菌細胞沒有細胞核，而動植物基因就存在于細胞核中。1943 年，一起在美國工作的德國移民馬克斯·德爾布魯克和意大利移民薩爾瓦多·盧里亞進行了一場經典實驗。他們將細菌樣本放在一種新的食物介質中，為了能在這種新的環境中生存下去，這些細菌就只能演化出新的消化技能。當時已經知道動植物體內存在這種突變過程，因而盧里亞和德爾布魯克推斷細菌也是基于這種突變過程而獲得新的消化技能，所以細菌很可能也有基因。

這個實驗僅僅是一系列研究活動的開始，到20 世紀50 年代，人們已確信細菌是研究分子遺傳性的最佳生物。

20 世紀40 年代，抗生素開始用于治療細菌感染引起的疾病，而細菌對抗生素的抗藥性迅速增強，這就說明細菌和動植物的遺傳機制的確存在差異。例如，細菌可以不經繁殖而在個體間進行基因轉移。對抗生素的抗藥性可以通過“橫向”的基因轉移而在菌群擴散開來。動植物則無法進行這種“橫向”的基因轉移。

跳躍基因（1951 年）

巴巴拉·麥克林托克（1902～1992年）

1927 年，巴巴拉·麥克林托克在美國康奈爾大學拿到了植物學博士學位，此后，她開始著手玉米遺傳的研究。當時，絕大多數遺傳學家都把“果蠅”視為有機體研究的“范本”研究對象，但在康奈爾大學，玉米更受青睞。玉米粒的顏色已經清楚地表明了它的遺傳特征，而且這種植物體內的大量攜帶基因的染色體也易于在顯微鏡下觀察。玉米成熟較慢，因而研究者可以有更多的時間設計基因實驗。

1931 年，麥克林托克指出生殖細胞產生過程中，染色體交換伴隨著基因轉換。她的實驗證實了染色體和基因遺傳的聯系，被視為遺傳學研究的里程碑。

然而給麥克林托克帶來更大名望的是她的“跳躍基因”的研究。1941 年，她到紐約州的科爾德斯普林港實驗室工作。她注意到玉米植株的葉子和果實上不時出現奇怪的色斑，于是就開始思考是什么作用決定著色彩的基因，并逐漸形成了這種觀點：某些基因是移動的，可以在染色體周圍跳躍。當它們跳入某個基因時，該基因的轉換機制就會被破壞。基因組——細胞中遺傳物質的最終形式——比人們想像的更富流動性。

1951年麥克林托克向遺傳學會提交她的研究成果時，人們反應漠然。直到20世紀70年代，許多有機體中都發現了移動的遺傳要素（被命名為“轉位子”）。由于其開拓性的研究，她于1983 年被授予諾貝爾生理和醫學獎。

雙螺旋結構（1953 年）

弗朗西斯·哈利·康普頓·克里克（1916～），詹姆士·杜威·沃森（1928～）

脫氧核糖核酸（DNA）是我們這個時代最重要的分子。這種觀點可以追溯到一個至關重要的發現：DNA的結構或形狀。了解分子結構并不一定意味著了解分子如何運動，但對于DNA 而言，這卻是一定的。1951 年，美國青年沃森來到英國劍橋大學，與英國博士生克里克一起研究DNA 的結構。那時剛發現DNA 是生物遺傳分子，因而他們的研究課題當時非常熱門。

沃森和克里克利用一條化學線索和X 光衍射方法來推導DNA的結構。DNA 體積非常小，無法直接進行觀察，而X 光衍射是了解微小物體結構的一種間接方法。他們所用的化學線索來自艾爾文·沙卡夫發現的一條規律。DNA由四種更小的單位組成，分別用A、C、G和T 代表。C和G數量相等，而A和T 也相等。沃森和克里克據此判斷DNA 為雙鏈結構，C 和G 為一鏈，而A和T以同樣方式構成另一鏈。X 光衍射表明雙鏈均成螺旋形，因而DNA為雙螺旋結構。

1953 年，沃森和克里克在《自然》雜志上公布了DNA 結構。結構分析很快表明DNA 分子可以被復制，同時也顯示了DNA表達生物信息的方式。大約10 年后，生物學家破解了這種信息碼，奠定了現代分子遺傳學的基礎。