圖3-7-1

　　果蠅跟其他許多昆蟲一樣，發育過程是完全變態的類型，分為卵、幼蟲、蛹和成蟲4個階段。
　　果蠅還有一個最突出的特點是世代短。在適宜的溫度和充分的食物條件下，兩個星期就可以完成一代。摩爾根考慮，用果蠅來研究性狀遺傳的規律，要比豌豆適宜得多。
　　在果蠅的自然繁殖過程中，摩爾根發現果蠅有許多變異。於是他決定用果蠅來進行雜交的遺傳實驗。
　　摩爾根從果蠅雜交實驗中獲得的知識比豌豆多得多。他除了論證孟德爾的遺傳規律以外，還發現了遺傳單位（基因）就在細胞核的染色體上。另外，還發現了新的遺傳規律。
　　他的實驗是這樣進行的。首先，他發現果蠅翅的形狀有幾種變異。有一種變異是殘翅的，即翅很小很小，這種果蠅不能飛。還有一種能飛的，是長翅的果蠅。摩爾根讓長翅果蠅跟殘翅果蠅雜交，所產生的雜種果蠅全部是長翅的。
　　　　 親代　　　長翅×殘翅
　　　　　　　　　　　 ↓
　　　　 子1代　　　　長翅
　　　　　　　　　　　 ↓
　　　　 子2代　　　　 長翅　　 殘翅
　　　　　　　　　　（多數）　（少數）
　　這說明長翅對於殘翅是顯性性狀。
　　如果讓這個雜種的長翅雌果蠅和長翅雄果蠅雜交，也就是子1代自交，所產生的後代是什麼樣的呢？
　　結果產生的後代是：
　　3/4長翅：1/4殘翅
　　這說明長翅和殘翅這一對性狀是受一對基因控制的，在雜交中，它們表現為：
　　　　 親代　長翅×殘翅
　　　　　　　　　　↓
　　　　 子1代　　 長翅×長翅
　　　　　　　　　　　↓
　　　　 子2代　　　　長翅（3/4）殘翅（1/4）
　　　 摩爾根用殘翅果蠅跟第一代雜種果蠅進行測交，得到了預期的結果：
　　　　　 雜種　長翅×殘翅
　　　　　　　　　　 ↓
　　　　　　　　　　 長翅（1/2）殘翅（1/2）
　　摩爾根證明了孟德爾的分離規律不僅適用於植物界，也適用於動物界。
　　摩爾根在實驗室裡，還發現了一種白眼果蠅。從雜交實驗知道，白眼和紅眼也是一對性狀。如果讓白眼雄果蠅跟紅眼雌果蠅雜交，產生的後代（子1），全部是紅眼的：
　　　　　 親代　紅眼♀×白眼♂
　　　　　　　　　　　 ↓
　　　　　 子1代　紅眼♀　紅眼♂
　　這說明紅眼對白眼是顯性性狀。
　　出乎意料的是，如果白眼雌果蠅跟紅眼雄果蠅雜交，所產生的後代中雌果蠅全部是紅眼，雄果蠅全部是白眼：
　　　　　　親代　　　　白眼♀×紅眼♂
　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　子1代　　　　紅眼♀　白眼♂
　　從這裡看出，白眼這個性狀跟性別又發生了關係。這是什麼緣故呢？
　　新的發現又引起了摩爾根的深思：怎樣解釋這種奇異的現象呢？
　　這個時候，細胞學的研究已經有了進展。摩爾根已經知道，在雌雄異體的生物中，有性染色體存在。
　　什麼是性染色體呢？
　　原來，在生物細胞的細胞核裡，有許多肉眼看不見的細絲狀的物質，上面有許多基因，是遺傳的重要物質，並且很容易著色，這就是染色體。
　　染色體又分為兩類：常染色體和性染色體。例如，果蠅的細胞核裡有4對染色體，其中3對是常染色體，1對是性染色體。它們的長相不一樣，很容易識別出來。
　　雌果蠅的性染色體有1對，在形狀上完全一樣，給它們起個名字，叫做X染色體。雄果蠅的性染色體雖然也可以說是1對，可是形狀彼此不同。其中一個跟雌果蠅的性染色體一樣，是X染色體；另一個性染色體的形狀和性質同X染色體不一樣，給它另起了個名字，叫做Y染色體。
　　這就是說，果蠅的性別一般是由細胞核裡所含有的性染色體所決定的。用符號表示是：
　　　　　　　　　　　　　 X　X　♀　×　X　Y　♂
　　　 生殖細胞：　　　　　　 |　　　　/　　
　　　 染色體減半　　　　　　 X　　　　X　　Y
　　　　　　　　　　　　　　　|　　　 /　　 |
　　　　　　　　　　　　　　　X X ♀　　　　X Y ♂
　　　由此可見，就性染色體來講，雌果蠅只能產生出一種卵子X，而雄果蠅能產生出數目相等的兩種精子，即X和Y。
　　由於精子和卵子一般是隨機結合的，因此所產生的後代是一半雌的，一半雄的。
　　代代如此。人類性別的遺傳也大致是一半對一半。
　　好，我們再回過來看看摩爾根是怎樣研究果蠅的白眼遺傳現象的。
　　摩爾根發現了白眼的遺傳跟性別有關係以後，他推測果蠅的
　　白眼基因可能在X染色體上面。如果用「X。」代表X染色體上的一個白眼基因，就成了這樣的結果：　　

　　
　　圖3-7-2

　　由於白眼基因是隱性，所以XX。就是紅眼的雌果蠅，X。Y就是白眼的雄果蠅。這一對紅眼基因和白眼基因就在性染色體上，因而跟性別有聯繫。這種特殊的遺傳方式叫做伴性遺傳。
　　人類也有伴性遺傳。
　　血友病是一種容易致命的隱性遺傳病，遺傳規律跟果蠅的白眼遺傳相同。患者最怕皮破流血，特別怕拔掉齲齒，往往因流血不容易止住而喪命。
　　早已知道，患血友病的都是男孩子，而他們的父母都是正常的。那麼，血友病是怎麼得的呢？
　　患血友病的男孩子如果能長大到結婚年齡，婚後所生的孩子一般都是正常的。但是，經過一代或幾代以後，這個家系的一個女人如果和正常的男人結了婚，她生下的男孩可能患血友病。
　　這只能用伴性遺傳來解釋這種現象。
　　伴性遺傳的性狀為什麼多見於男性呢？這因為在男性，只要在X染色體上有一個血友病基因就能表現。他的Y染色體上沒有血友病的相對基因。　　

　　
　　圖3-7-3　人有23對染色體，男人的性染色體是XY

　　如果兩個不同的基因在同一條染色體上，它們能夠自由地跟在其他染色體上的基因相組合嗎？
　　不能。
　　為什麼不能呢？
　　摩爾根和他的合作者通過精密的研究後發現，凡是在同一條染色體上的不同基因，它們在傳遞的過程中，總是連合在一起，同時傳給後代的。這種遺傳現象叫做連鎖遺傳（圖3-7-4）。例如，果蠅的黑身基因和殘翅基因在同一條染色體上，它們就連在一起傳給後代了。
　　這是一條新的遺傳規律，是摩爾根發現的。
　　人類也有連鎖遺傳現象。經過研究知道血友病和色盲症都是伴性遺傳。如果一個色盲的男人同時又有血友病，那麼他如果結婚，有了後代；後代又生後代；在經過一代或幾代以後，就可能出現一個有色盲的，而同時又患血友病的男孩子。　　

　　
　　圖3-7-4

　　這是為什麼呢？
　　這是因為這兩種遺傳病的隱性基因都在同一條X染色體上：
　　另一方面，如果兩個或幾個對人類有益的動物或植物的基因同在一條染色體上，那麼這個動物或植物個體的優良性狀就可一代一代的穩定地遺傳下去。
　　摩爾根和他的合作者對果蠅遺傳規律的研究，大大地豐富了孟德爾的遺傳學理論。他提出了染色體的基因學說，對遺傳學的發展有巨大貢獻。因此，他在1934年獲得了諾貝爾獎金。
　　但是，必須指出，在摩爾根那個時代，人們還不知道基因的化學基礎是什麼，只是猜測蛋白質就是基因。
　　當時已經知道組成染色體的物質大半是蛋白質，還知道染色體裡有核酸，但是不瞭解核酸有什麼功能。
　　猜想不等於事實。這時候還沒有人能證明蛋白質分子能夠自己複製自己。
　　所有不能複製自己的物質都不能作為組成基因的化學基礎。而在摩爾根那個時代，基因還是總結了許多實驗結果得出的一個概念。一句話，基因還只是個抽像的東西。
　　經過幾十年的探索，現在才弄清楚，基因是一種化學物質，可以分離出來，可以由科學家來進行組合。這就是基因工程，後面還要講到。