在人类文明的发展史,一个不足 60平方米的果蝇室能成为人们心中一尊辉煌的宝座,这不仅得益于它的主人摩尔根,还得益于这尊“宝座”中的所有成员。
摩尔根在召集果蝇室家庭成员时,颇有知人之明而毫无势利之心。聚集在他周围的一群学生,不论在独当一面的研究中,还是作为整个项目的一分子,都表现出超凡脱俗的智慧和能力。斯特蒂文特和布里奇斯,是摩尔根在临时接替一位教授所教的普通动物学课堂上遇见的。这两个学生当时还没取得学位,并都未满 20岁。
斯特蒂文特曾写过一篇关于赛马皮毛颜色的论文《纯种跑马家系的研究》,这篇论文受到摩尔根的垂青并帮他得以发表。接着便安排他在果蝇室从事计数工作。如果人们知道斯特蒂文特是个色盲患者,便定能体会到他在辨别果蝇新色素突变种方面所付出的艰辛。但他是个出色的有心人,两年内,他就拟出了基因在染色体上的线性排列,绘制出染色体图,从而为染色体理论的研究和发展作出了无法沽量的贡献。
然而,绘制染色体图,还仅仅是这个 21岁的青年的第一个贡献。接着,他提出了复等位基因的解释,并推断出倒位的存在;倒位时,一小段染色体断裂,颠倒后再重新接上。这一推断在此后的 15年,借助于巨带状唾腺染色体而得到证实。
1910年,年轻的大学生布里奇斯被摩尔根安排在实验室里刷瓶子。他在尽心完成本职工作的同时,从不放过一个观察、思考和研究的机会。他曾透过厚厚的玻璃瓶,发现了一个朱红眼突变种,这是一种多数人即使用显微镜也很难鉴别的颜色差别。此时,摩尔根立即指定他为自己的私人助手,薪金由摩尔根自己掏。布里奇斯不断地发现出各种突变种一些稀有的遗传类型。他还从中推断有一对染色体没有分离,并称之为“不分离现象”。到 1938年他去世以前,一直是摩尔根的一位亲密同事。
在摩尔根的指导下,斯特蒂文特和布里奇斯俩修完了学士学位,并开始攻读博士学位。 17年里,他们的主要工作就是为哥伦比亚大学数果蝇。
摩尔根对待斯特蒂文特和布里奇斯就像父亲一样,特别是布里奇斯,他总是孩子气地惹事。这个小伙子主张自由恋爱,并将他所宣扬的这种恋爱观付诸实践,滋生出不少花边新闻。但摩尔根从不议论一个人的政见、宗教信仰或私生活等,对布里奇斯,他也坚持着这一原则。在性的问题上,摩尔根本人近乎传教徒,但他去为布里奇斯的种种“丑行”辩护,并说这些并不影响他在实验室里的地位。
果蝇室里还有一名很出色的学生,那就是米勒。他曾在康奈尔大学学医,后又回到哥伦比亚大学完成了博士学业。作为《孟德尔遗传机制》一书的合作者,米勒在了解基因之间的相互作用方面,曾作出了很多重大贡献;他还证实了 X射线能使突变频率激增 150倍。这一新发现使得他在1946年获得了诺贝尔奖金。
果蝇室里还有一位杰出成员,那就是威尔逊。他在 1932年第六届国际遗传学大会上曾说:“我过去不是,现在也不是遗传学家,承蒙大家的厚爱,我才当上了遗传学家。但当我自夸在遗传学领域内取得的成就时,你们一定会感到惊奇,这是一个我没有因此而得过任何报酬的成就。 40年前,我发现了一位新的、超众出众的孟德尔式的人物,此人就是大家很熟悉的本届遗传学会尊敬的主席——托马斯 ·亨特 ·摩尔根。”
果蝇室里的气氛,也与其成就一样特别。第一个来果蝇室从事高于博士级研究工作的欧洲研究生托维 ·莫尔(莫尔的夫人)刚跨进果蝇室,她发现年轻的斯特蒂文特躺在椅子里,嘴里叼着烟斗,两只脚翘在写字台上正与摩尔根进行着研究辩论。莫尔夫人见此感到很惊讶。但当托维 ·莫尔熟悉了这里的情况后又说:“这班人工作起来就像一个人。他们每个人都进行着自己的实验,同时又很清楚别的人在干什么,而且,他们对每个新的结论都进行坦率而激烈的讨论,很少去注意谁该有优先权,也很少考虑新想法、新解释出自何人。”
在摩尔根指导下学习过的人,对他与同事学生间无拘无束地相处的关系,都印象至深。他甚至帮助被反锁在厕所隔间里的同事从门楣上翻出来。
小小的果蝇室,虽有很多方面令外来者难以接受,但摩尔根却非常喜欢。里面摆满八张写字台,还有一张餐桌,挤得满满的。在那张餐桌上,专门有一人来制作培养基。起初,培养基取自烂香蕉,按果蝇的胃口发酵,但气味过于刺激,不断引起生物系其他人的埋怨;随后,摩尔根发现香蕉汁比香蕉要便宜;再后又发现市场上的食物效果很好,而且更合算。室内还有一方可旋转的方柱,柱上有染色体图,还标有不同染色体类型。
靠近实验室门边,挂着一串香蕉,这是用来引诱从牛奶瓶里逃生出来或从垃圾箱里孵化出的杂果蝇的。这串香蕉与实验关系重大,几乎是神圣不可侵犯的,但有一次,威尔逊却伸手摘吃了一个。为此,摩尔根与他的学生们曾作过一次玩笑式的报复。有一次,威尔逊为了给他的一本书封面拍照片,他特地找来了一只鸵鸟蛋。照片还没拍,摩尔根便和他的学生们将这只鸵鸟蛋做成了蛋饼。
用英国遗传学家威廉 ·贝特森的话说,这个实验室是绝对的肮脏,气味也实在难闻。实验室里因为要存放果蝇的培养基而招引来大量的野生动物,里面有成群的蟑螂。 20年代与摩尔根在一起工作的斯特恩曾深有感触地说:“那时,在果蝇室工作,精神上确实备受鼓舞,但我每次打开办公室抽屉时,总要静候一会儿,以便让蟑螂有机会跑到暗处去。还有一次,我看见一只老鼠窜过来,我一边叫要摩尔根注意,一边发现,摩尔根一不小心已将这只老鼠踩死。”
摩尔根的这种做法实际上为实验室省了不少钱。他在花费学校基金时的吝啬与掏自己腰包时的慷慨,当时被传为美谈。装果蝇的容器是临时凑合的,实验室里还有好多设备也是如此。手柄放大镜也只是逐渐地被简单的显微镜所代替;而显微镜上的电灯罩,却是用白铁罐头盒制成的;屋顶漏水时,就在地板上放上水桶接水;天冷了,也只是到果蝇们冻得实在受不了时,才要会摆弄点发明创造的布里奇斯做一个简单的恒温器。实验室成员提议引进新设备时,常常受到摩尔根的反对。
当果蝇实验出了名时,很多外地同行想得到果蝇品种,摩尔根总是很慷慨地满足他们。但他并不是单单在慷哥伦比亚大学之慨,而是期望果蝇实验室能得到慷慨的回报。为了实验,他曾写信给威斯康星大学的科尔,向他要一批鸽子,但他又说:“我不打算付钱,也不打算付运费。果蝇室一直满足着世界各地对果蝇的要求,但我连一张邮票的钱也没要过。所以,请你把鸽子寄给我吧。”
作为一名实验科学家,最令其痛惜的无非是破坏或损伤他的实验体。一个冬天的黄昏,果蝇室附近的一家体育馆着了火。摩尔根立即从屋里冲出来,但消防警察阻拦着旁观者,不让他们靠近。但摩尔根说服了警察,越过警戒线,一口气爬上六楼,直奔位于顶层的果蝇室。摩尔根已无法把瓶子搬出这幢大楼,但他火速将瓶子转移到大楼离火较远的另一端。转移结束时,大楼里已被烟火熏得令人窒息,摩尔根这才离开大楼,站在旁边看望,直到体育馆大火被熄灭。所幸火势并未蔓延,果蝇终于安然无恙。
对于这样一个脏乱的实验室,无疑,摩尔根是习惯,甚至说是欣赏的。他生来就显得粗枝大叶、漫不经心,或许是接受了他那位丧身疆场的叔叔的不少基因。他喜欢开玩笑,喜欢使别人吃惊,除了实验,好像对什么都毫不在乎。有时找不到皮带,他就用一条绳子系住短裤;有次他穿的一件短上衣,竟然没有一颗钮扣。还有一次,他偶然发现衬衫上有一个很显眼的破洞,他要办公室里的人用浆糊把一片白纸贴在破洞上。他的装束因过于随便,而有好几次被实验室新来者误认为是看门人。
在果蝇室里,他常常衣冠不整地站在一张堆满各种邮件的桌子边,拿着一柄珠宝商用的放大镜数着果蝇。邮件堆得太多而影响做实验时,他就顺手把这些邮件推到紧挨着的一个学生的桌子上。但他一走出实验室,学生又把这堆邮件推回原处。如此推来推去,直到有人替摩尔根将这些甚至有的还没回复过的邮件全部扔进垃圾箱。
不管谁到果蝇室所在的谢默霍恩大楼,都会发现摩尔根总是一如既往。慕名而来与摩尔根商讨血型遗传机理问题的科学家利文曾说,当他看到这位伟大的科学家在果蝇室吃午饭的情景时,感到很吃惊。周围都是乱糟糟的,摩尔根用自己的双肘夹着自己身体的两侧,好像一直在躲避着身边环境的侵扰。
果蝇室使来自世界各地的遗传学研究者们感到出乎意料的震惊。俄国科学家杜布赞斯基来到美国,本以为声名已如雷贯耳的摩尔根会像神一样地出现在他面前。正当他小心翼翼地静候之际,摩尔根的出现让他惊呆了。摩尔根不修边幅,态度随便,没有任何形式的礼仪,甚至连实验室工作服也不穿。
1915年,摩尔根的《孟德尔遗传机制》发表后,接着的实验,又使摩尔根及其合作者们获得了一大批新的、令人瞩目的发现。他们发现有一半雄性果蝇没有接受白眼基因,而是接受了致死基因,所以成活的正常雄果蝇与雌果蝇的比例成了 1∶2.于是,摩尔根及其合作者们认为,这种反常的性比率可被解释为是由伴性致死基因所致。他们还发现了一种被称为“干扰现象”的实验结果,即只要在同一染色体的注意一点上发生交换,那么,第二次交换就未必会发生在挨近第一次交换的地方。
他们还发现,交换并不发生在雄果蝇身上。布里奇斯证明,交换频率的高低随母蝇的年龄而异。他所发现的不分离现象,是摩尔根及其伙伴们最引人注目的早期发现之一。这一早期发现,扫去了对染色体假说理论持怀疑态度者心头的疑云。
在对不分离现象作进一步研究时,摩尔根他们又发现果蝇具有不同的染色体数,如有的带有 7条,有的带有9条,有的带有 10条。用 XX-XY染色体解释其性别的决定作用时,对带有 8条染色体的果蝇来说是足够的,但对于具有不同染色体数的果蝇来说,这种解释就显得欠缺了。接着,布里奇斯提出了性平衡理论。根据这一理论, Y染色体并不决定雄性。如果是两对常染色体(并非性染色体),那么,在有一个 X染色体时,不论带不带 Y染色体,都为雄性;而在有两个 X时,不论带不带 Y,都为雌性;而有 3个X时,不论带不带 Y,都为超雌性。如果是 3对常染色体,那么,在有一个 X时,则为超雄性;在有两个X时,则为中性;在有 3个X时,则为雌性;而在有 4个X时,则为超雌性。
直到目前为止,生物学中有关性别的见解,主要就是来自哥伦比亚大学的研究。这种见解确认,在带有成对染色体的生物中,在哺乳纲、线虫纲、软体动物门、棘皮动物门、大多数节肢动物以及雌雄异株的植物,雄性是异配性别。而在鳞翅目、蛾类、大多数爬行动物、原始的毛翅目、某些两栖动物、一些鱼类、一些桡足亚纲以及也许全部鸟类中,雌性则是异配性别。大多数鱼类是没有染色体性别决定机制的,而在某些种类中,至今还不能确定性别究竟是怎么决定的。事实上,关于人类的性别,是直到 1960年才确定—— XY为男性; XX为女性;不带 Y的单个 X产生不育女性;而不带 X的Y则为致死因子。
但很多从外地来的研究者一开始很不适应在果蝇室里工作,因为在这里需要极强的独立自主的实验品质。摩尔根也要求并希望所有的工作人员知道自己应该去干些什么,以及怎样去干。然后,他才放手让他们自己去做。但是,这位已大名鼎鼎的科学家总是控制不住对实验的狂热激情,他会不由自主地站在你背后,盯着你手头的实验,并现场指导、答疑。在所有的实验研究中,他总是一位协调人。
在哥伦比亚大学的最后几年里,摩尔根的实验室取得了累累的学术成果。他在果蝇室内所起的作用,也正如他的学生斯特蒂文特所说,对果蝇室里的其他研究人员而言,摩尔根提供了取之不尽的支持、鞭策和保护。这种作用使得整个果蝇室成员团结协作,共同提携。不可否认,这是取得重大科学成果所不可缺少的良好氛围。
总之,在果蝇室里,摩尔根取得了作为一名遗传学家所取代的最高荣誉。 1915年出版的《孟德尔遗传机制》一书,对年轻的科学家们来说,是一本遗传学的入门之作, 1925年,他与学生布里奇斯及斯特蒂文特合著的《果蝇遗传学》,成了遗传学研究者们的必读之作。他的研究发现,成为整个现代遗传学发展的基础养料。