遗传图谱 精彩绝伦|谈谈遗传图谱的前世今生

如今，遗传图谱是遗传学研究的重要工具。标志物密度越来越大，但借助专业技术服务企业，构建难度似乎越来越小。所以这个工具越来越普遍。那么，我们还记得世界上第一张基因图谱吗？它是怎么产生的，之前发生了什么？我们来做一个历史回顾。

神学少女

当代自然科学起源于西方，而欧洲在西罗马灭亡后进入漫长而黑暗的中世纪。教会权力遍及整个欧洲。古希腊创造的科学文明被藏在神学院的书架上，科学成了神学的女仆。11世纪以后，伴随着十字军东征运动的文艺复兴运动，自然科学的发展得到了促进。受1453年哥白尼天体运动理论的启发，天文学、物理学、数学等。慢慢地从神学统治中解放出来，而生物学仍然被神学禁锢着。在神学世界观中，各种生物从造物主那里获得永恒的结构和功能，生物科学只能做一些注释来为圣经服务。随着罗马帝国的灭亡，奥斯曼帝国开始控制东西方贸易的交通路线。欧洲贵族急于开辟一条从海上到东方的路线，寻找香料和材料，大航海时代来临了。

挣脱神学的枷锁

在大航海时代，航海不仅带回了财富，还带回了来自世界各地的动植物，博物学家开始忙碌起来。1660年，英国的约翰·雷首先从胚胎发育的角度研究植物，并提出单子叶植物的划分。1707年，诞生了两个对分类学做出巨大贡献的人，一个是法国的布冯，一个是瑞典的林奈，林奈普及了基于拉丁语的命名规则。所有的分类结果已经统一，门、门、门、门、门、门、门、门、门、门、种等分类系统。已经被提出，并且一个物种已经通过它的属名和种名被命名。通过研究世界各地采集的植物样本，布冯发现，即使环境相似，同一物种在不同地区的种群也完全不同。他认为，人口中的某些个体可能会随着时间的推移而缓慢变化，这种变化可能会积累和扩散。你认为有某种进化的观点吗？72岁那年，他推荐了一位自己仰慕的年轻人加入法国科学院。这个人就是拉马克，对，就是那个用“弃学退学”理论，为进化论的发展做出巨大贡献的开发者。但是，课本上经常说他没用。其实他的理论可以说是浓缩了当时最先进思想的精华。虽然很多观点后来被证明是错的，但真的不能怪他。

进化的横空诞生了

拉马克死后两年，一个被父亲形容为懒惰的年轻人登上了英国海军的小猎犬号。他的主要工作是陪船长聊天解闷，开始全球探险。五年间，这个被称为达尔文(1809-1882)的年轻人，考察了世界各地的各种动植物，收集了大量化石标本，伟大的思想即将诞生。他开始整理观察记录，开始系统思考自己充满疑惑的问题。经过20多年的思考和等待，1858年，林奈学会发表了一篇由他和另一位博物学家华莱士署名的论文，但当时并没有引起太多的讨论。1859年《物种起源》一书正式出版，其中关于自然选择和渐变的观点震惊了整个欧洲，立即被一空抢购一空

天才的毁灭

达尔文的书出版后不久，布鲁姆的牧师孟德尔(1822-1884)也仔细研究了这本书。这时，他已经在修道院的后院做了两年的豌豆杂交实验。他开始得到优秀的品种。在实验过程中，他发现了一些关于性状遗传的有趣现象，他深深地沉浸在其中。经过8年的实验，观察统计7个基因表达，发现性状明显隐性。F2代显性与隐性比例为3:1，不同性状互不干扰。他提出了遗传因素的概念。他把总结出来的规律编成一篇论文《植物杂交实验》，发表于1866年，但当时没有引起其他研究者的注意。此时达尔文的进化论正受到多方质疑，尤其是教会的猛烈抨击，因为当时流行的融合遗传方法无法解释进化中优秀变异的传递。后期达尔文提出泛生论，但没有给出令人信服的解释，真正的遗传规律被埋没在喧嚣之中。

细胞学的启示

有时候，一个科学问题的解释需要等待。进化中不清楚的遗传机制促使研究人员从其他学科中寻找线索。微孔板技术的发展加速了解剖学和细胞学的研究，一些问题慢慢变得清晰。1876年，德国动物学家赫维奇(1849-1922)发现海胆受精过程中精子核和卵核融合。1879年，弗莱明(1843-1905)发现蝾螈表皮细胞细胞核中的细丝可以用碱性染料染色，称为染色质，并提出细胞分裂时染色质分裂成两个并向两个子细胞移动。1883年，当贝内登(1846-1910)观察蛔虫时，他发现其精子和卵细胞的染色体只有体细胞的一半。在这里，我不得不提到另一位伟大的科学家:魏斯曼(1834-1914)，德国动物学家。在他因眼疾不得不停止显微镜观察后，他开始研究遗传学。在总结了当时对核染色质的显微研究结果后，他大胆推测染色质是一种遗传物质，在卵细胞和精子的成熟过程中必然会发生染色体的特殊分裂。并提出“种质连续性理论”来解释遗传机制。这一理论为遗传学的发展开辟了道路。

遗传学的诞生

1900年，荷兰的德·弗里斯(1848-1935)和德国的克拉伦斯(1864-1933)通过了各自的植物杂交实验，得到了与孟德尔相同的结果。孟德尔的理论终于在发表35年后从那堆旧论文中被拾起。今年被认为是遗传学建立并开始发展的一年。之后遗传学就有关系了。麦克林(1870-1946)提出马的附着染色体(后称X染色体)决定雄性，首次提出染色体与生物性状的关系；巴特森(1861-1926)和普内特(1875-1967)在1906年通过甜豆杂交实验发现了性状连锁现象，但他们没有给出合理的解释。这一年，巴特森用遗传学这个词来代表遗传学的研究，并于1910年在英国创办了《遗传学杂志》。约翰·盛(1857-1927)提出“纯系理论”，用基因一词表达孟德尔遗传规律中的遗传因素；1903年，萨顿(1877-1916)和博韦里(1862-1915)分别研究了蝗虫和海胆，提出了减数分裂过程中染色体的行为与孟德尔遗传规律中遗传因子的行为平行，一条染色体上有多个线性分布的基因的推论。这就是博韦里-萨顿染色体理论，并没有得到有力的证明。

第三定律的发现

1866年孟德尔发表《植物杂交实验》时，摩根(1866-1945)出生于美国南部。1890年获得约翰霍普金斯大学博士学位，之后在意大利学习了一段时间的实验胚胎学。1904年，他接受了威尔逊的邀请(1856-1939)，加入了哥伦比亚大学动物学系。他在1909年开始利用果蝇进行研究时，并不认同自然选择理论和孟德尔理论，也不支持威尔逊支持的博韦里-萨顿染色体理论。他赞同德·弗里斯的突变理论，但最终还是承认了。经过一年多对果蝇的折磨，突变发生了。他在传统的红眼果蝇中发现了一只白眼果蝇。他将这只雄性白眼果蝇与野生处女雌蝇交配，获得了1237只红眼F1后代。这些果蝇交配获得的F2代中，红眼雌蝇2459只，红眼雄蝇1011只，白目雄蝇782只。他观察到，所有白眼都是男性，也就是说，白眼与性别有关。为了看白眼是不是只能是公的，他把第一只白眼公蝇和F1母蝇交配，发现公母都有红眼和白眼，比例接近。面对事实，摩根很快采用了孟德尔的推理和实验设计。之后他发现了几个突变，并在不同类型杂交后代的研究中发现了连锁和交换现象。他的工作离不开他三个学生的努力。布里奇斯(1889-1938)的眼睛非常敏锐，只用肉眼就能在一堆果蝇中找到突变个体。唯一的研究生是穆勒(1890-1967)，综合能力最强。最后要说的:斯特蒂文特(1891-1970)，拥有超高的推演能力，突然想到1911年的某一天。通过从重组的频率推断两个基因之间的距离，他在一夜之间绘制了世界上第一张遗传图谱，其中包括六个形态基因座。这篇文章发表在1913年的《实验动物科学杂志》上。到1914年，摩根和学生发现的许多基因可以分为四个连锁群，对应于四组果蝇染色体。到1915年，他们可以用染色体理论完全解释孟德尔遗传学。在通过实验和理论奠定现代遗传学基础后，摩根、斯特蒂文特、穆勒和布里奇斯发表了《孟德尔遗传机制》，标志着这一经典遗传理论的成熟。

继经典遗传学之后，分子水平的遗传物质分析将研究人员推向了分子遗传学领域，遗传图谱也成为了分子水平分析遗传现象的工具。请继续关注白玛克的基因，关注白玛克群体遗传学的精品课程，共同探讨遗传图谱的开发。