白眼果蝇果真是符合孟德尔遗传规律的可遗传突变体吗?奇妙的事情发生了。孙辈的白眼果蝇全部都是雄性。更加准确地说,是雌果蝇都是红眼,雄果蝇中有一半是白眼果蝇。这又要如何解释呢?
先从结论来说,白眼果蝇的基因是和载有决定性别的基因的染色体(性染色体)包装在一起的。这种与性染色体相关的遗传方式叫作“伴性遗传”。
无论如何,摩尔根总算是找到了一个能够证明染色体学说的间接证据。找到窍门之后就能够立刻顺利推动工作。在这之后,摩尔根的研究室接连不断地发现了新的突变体。
在这些性状之中,有的符合分离定律,有的不符合。不符合分离定律的性状被分为了四类。同一套染色体上的不同基因连在一起进入配子的情况叫作“基因连锁”或简称“连锁”。
◆两组等位基因连锁
上面已经提到,黑腹果蝇有四对染色体。看来基因的确是随着染色体包装的。不过,摩尔根也记录下了很出乎意料的数据。有些性状,看起来既不完全分离,也不连锁。
如果两组等位基因(A或a和B或b)是完全分离的,那么拥有杂合子基因(AaBb,表达出的性状为AB)的个体在**后,表达出的性状的比例(AB∶Ab∶aB∶ab)应该是9∶3∶3∶1。
反过来说,如果基因A和B、a和b是完全连锁的,那么性状AB比ab就应该是3∶1,而不会诞生性状Ab和aB。那么目前的现象又该如何说明呢?
又或者,让拥有杂合子基因(AaBb,表达出的性状为A和B)的个体和拥有隐性纯合子基因(aabb,表达出的性状为a和b)**。如果它们之间完全分离,那么AB∶Ab∶aB∶ab的比例就应该是1∶1∶1∶1,如果完全连锁,就应该是1∶0∶0∶1。
然而,实际得到的却是不一样的数据。这就意味着,本应连锁的基因A和B,有一定概率转移到了其他染色体上。这种现象叫作“同源重组”。
荣获诺贝尔奖
那么,同源重组究竟是怎么发生的呢?
请大家把染色体想象成一条项链或者一串珠子,这样会比较好理解。包括我们人类在内的绝大部分生物,都各有一条从父母那里继承来的染色体,合计两条(同源染色体),这些染色体会各有一条进入生殖细胞。生殖细胞产生时,同源染色体有一定概率会发生洗牌。
◆同源染色体洗牌(互换)
每一个圆代表一个基因,每条染色体都是由复数基因排列构成的。基因是否会互换完全是随机的,互换的概率和AB之间的距离相关。
话虽如此,但洗牌并非真的像洗扑克牌一样进行的。两条染色体会拧成X字形连在一起。这叫作“互换”(也称“交换”)。染色体之间拧在一起的部位是随机的(更准确地说,应该是有一些位置是容易连接在一起的)。
不过,如果某两个基因在染色体上距离较远,那么同源重组的概率(重组值)就会越高,这点比较直观,应该很好理解。也就是说,某两个基因的重组值的大小,就相当于它们之间在染色体上的物理距离。这就意味着,只要求出不同基因之间的重组值,也就能知道它们之间的相对距离了。
摩尔根等人将实验结果和唾腺染色体的观察结果进行比较,他们发现,染色体的确会被色素染色,但并不是整体全都被染色,被染色的部分呈条形码似的条纹状。
有趣的是,野生型的条纹形态全都相同,而突变体中却有一部分的条纹与其他的不同。将不同突变体的条纹形状的差异(究竟是哪条染色体的何处不同)和各突变体之间的重组值进行比较发现,基因在染色体上的分布基本是一致的。这叫作“染色体图”(的确是基因的分布图)。
摩尔根等人的研究确定了基因在染色体上呈链状分布。摩尔根也因此获得了1933年的诺贝尔奖。