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第二单元:果蝇和小鼠

在发表之前不让材料外泄,或者让自己的想法和进展秘而不宣,对我个人来说从来都没有吸引力,可能,我们不可以说这里有特殊的美德,因为果蝇像我们呼吸的空气一样——足够每个人使用。


托马斯·摩尔根1917年7月25日写给罗伯特·伍德沃德的信

托马斯·摩尔根 (1866-1945)

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        托马斯·摩尔根于1866年9月25日(孟德尔发表著名论文的那年)出生于肯塔基州的列克星敦。他年轻时对肯塔基山脉的化石有特殊的兴趣。摩尔根在肯塔基大学获得学士学位,并于1890年在约翰霍普金斯大学获得博士学位。
        1904年,摩尔根和他的妻子莉莲·沃恩·摩尔根(1870-1952)搬到哥伦比亚大学,摩根在那里被任命为实验动物学教授。黑腹果蝇于1908年被引入哥伦比亚大学的实验室。在接下来的几年里,他对果蝇进行了研究,使其成为基因研究中最著名的模式生物。摩尔根是第一个将特定性状的遗传与特定染色体明确联系起来的人。
        1910年,摩尔根开始招募本科生在“果蝇室”研究果蝇,在那里他们呆了17年。主要成员包括卡尔文·布里奇斯(1889-1938)、阿尔弗雷德·斯图特万特(1891-1970)、奥托·卢兹·莫尔(1886-1967)、西奥多·多布赞斯基(1900-1975)、穆勒(1890-1967)和柯特·斯特恩(1902-1981)。他们表明,基因在染色体上以一系列方式连接,并发展了交换机制和基因图谱的概念。
        1928年,摩尔根离开哥伦比亚大学,成为加州理工学院的生物学教授。1933年,他因“关于染色体在遗传中所起作用的发现”而获得诺贝尔生理学或医学奖。

        摩尔根被公认为是二十世纪最有影响力的生物学家之一。此外,通过指导中国学生如陈桢(1894-1957)、李汝琦(1895-1991)和谈家桢(1909-2008),摩尔根对中国遗传学也产生了重要影响。

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摩尔根1916年在哥伦比亚大学的“果蝇室”

http://embryo.asu.edu/handle/10776/2188

赫尔曼·穆勒(1890-1967)

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        赫尔曼·约瑟夫·穆勒1890年12月21日出生于纽约市。穆勒从1907年到1909年就读于哥伦比亚大学,细胞学家E.B.威尔逊(1856-1939)激发了他对遗传的兴趣。1910年到1915年,穆勒在托马斯·摩根的指导下研究了果蝇的遗传和基因突变。穆勒证实染色体是后代从父母那里继承性状的物理成分。
        1920年,穆勒到德克萨斯大学任教,开始用x射线进行果蝇实验。1927年,他证明了x射线可以改变遗传物质的结构。之后,他离开德克萨斯大学前往欧洲从事研究工作,从1934年到1937年,他在苏联莫斯科科学院遗传学研究所任高级遗传学家。1940年,穆勒回到美国。他曾为曼哈顿项目提供咨询,并就与辐射突变效应有关的实验提供建议。
        1946年,穆勒因1927年在辐射诱导的基因突变方面的研究获得了诺贝尔生理学和医学奖。

陈桢(1894-1957)

        陈桢 (1894—1957) 出生于江苏邗江县,是我国著名的动物学家、生物学史家,也是我国遗传学家、动物行为学的奠基者和创始人之一。1914 年,他考入南京金陵大学,进入该校刚刚设立的农科学习,1919年,陈桢取得了清华学校公费赴美国专修生物学的留学资格,赴美国康奈尔大学攻读研究生,1920 年春转到哥伦比亚大学,在细胞学家威尔逊( E.B. Wilson) 实验室研修。1921年他获得哥伦比亚大学硕士学位,随后又师从美国遗传学家摩尔根(T.H.Morgan) 教授, 从事遗传学研究。1928年,陈桢在Genetics上发表了《透明和五花,金鱼中第一例孟德尔式遗传》,是国际上第一个以金鱼为对象证明基因不完全显性遗传的工作。
        1929年,清华大学罗家伦校长邀请他来清华大学生物系主持工作,他到1952 年一直担任清华大学生物系主任。1952年,全国高等学校院系调整,北京大学、燕京大学和清华大学三校的生物学系合并成为北京大学生物系,陈桢改任北京大学生物系教授兼研究室主任。陈桢1948 年当选为中央研究院院士,1955 年当选为中国科学院首批学部委员。

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1928年陈桢的论文

《透明和五花,金鱼中一例孟德尔式遗传》中的插图

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1925年,清华学校自然科学教师合影。

前排左起:陈桢、叶企孙、杨光弼、梅贻琦、赵学海、徐尚、陈隽人。

后排左起:虞振镛、宋长濂、施汝为、王兆泰、刘宝善、薛愚、赵宗尧、戴立生

李汝祺 (1895-1991)

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        李汝祺1895出生于天津市,1911年考取清华留美预备学校,1919年毕业,1919到1923年在美国普渡大学就读。之后他进入美国哥伦比亚大学动物学系研究院,在摩尔根(T.H.Morgan)及毕瑞吉斯(C.B. Bridges)的指导下进行博士论文工作, 1926 年以优异的成绩获得博士学位,于1927 年在 Genetics 杂志上发表了他的论文“果蝇染色体结构畸变在其发育上的效应”。之后李汝祺回国任教,任上海复旦大学副教授、燕京大学生物系教授、北京大学医学院教授、北京大学动物系主任兼医预科主任、北京大学生物系教授兼遗传教研室主任。

        1957年4月29日《光明日报》刊登了北京大学生物系教授李汝祺“从遗传学谈百家争鸣”的文章,毛泽东读到以后,即建议《人民日报》转载,并亲自把文章标题改为“发展科学的必由之路”,以原来的标题作为副标题,还为之写了按语。

谈家桢(1909-2008)

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1936年,谈家桢与摩尔根合影

        谈家桢1909年9月15日出生于浙江宁波慈溪。1926年,谈家桢保送进入东吴大学,学习生物学。1930年,谈家桢成为燕京大学李汝祺教授的研究生,开展亚洲瓢虫的色斑遗传规律研究。在李汝祺的帮助下,1934年,谈家桢赴美国加州理工学院攻读博士学位,师从现代遗传学奠基人摩尔根,并于1936年博士毕业,同年在Genetics上发表《果蝇常染色体的遗传图谱》。

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        谈家桢1937年回国任教于浙江大学生物系,1952年院系调整后,他担任复旦大学生物系主任。改革开放之后,谈家桢重新活跃在国际学术舞台,促成国际学术交流,引进先进仪器,推动了我国分子生物学的发展。1983年,谈家桢被加州理工学院授予“杰出校友”荣誉奖章,1985年被选为美国科学院外籍院士。

霍尔丹(1892-1964)

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        约翰·伯登·桑德森·霍尔丹(1892年11月5日-1964年12月1日),英国遗传学家和进化生物学家。他与罗纳德·费舍尔(1890-1962)和西沃尔·赖特(1889-1988)一起,是群体遗传学的创始人之一。

        他是英国著名生理学家、牛津大学教授约翰·斯科特·霍尔丹(1860-1936)的儿子,8岁时作为父亲的助手开始学习科学。霍尔丹在伊顿公学和牛津新学院接受了古典文学的正规教育。第一次世界大战期间,霍尔丹曾在法国和伊拉克服役。战后,霍尔丹在新学院担任研究员,然后搬到剑桥,后来又到伦敦大学学院。

        霍尔丹的工作通过解释孟德尔遗传学的数学结果,即“现代进化综合”,将自然选择重新确立为进化的首要机制。霍尔丹1923年的文章《代达罗斯》在预测许多科学进步方面意义非凡。他在题为“未来一万年人类的生物学可能性”的演讲中创造了“克隆”一词1957年,霍尔丹移居印度,1964年去世。

弗雷德里克·格里菲斯(1877-1941)

        弗雷德里克·格里菲斯(1877年—1941年)是英国细菌学家,他的研究重点是细菌性肺炎的流行病学和病理学。格里菲斯早年在利物浦大学学习医学,后来在英国卫生部病理学实验室工作,在同行间以他细致彻底和有条理的研究为人称道。
        在英国政府的支持下,格里菲斯收到来自全英国各地病人的肺炎球菌样本,积累了可观的数量,并对每个肺炎球菌样本进行分类,以寻找肺炎的流行病学模式;他还在小鼠身上进行实验以增进对肺炎的病理学理解。在1920年代,格里菲斯主持进行了许多关键性的实验。1928年1月,他报道了现在被称为格里菲斯实验(Griffith’s Experiment)的内容,这是第一个被广泛接受的细菌转化(transformation)的证明。

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1928年格里菲斯实验

        格里菲斯实验由弗雷德里克·格里菲斯在1928年报道,是第一个表明细菌能通过被称为转化(transformation)的过程来传递遗传信息的实验。
在一战后的西班牙流感大流行之后,肺炎是一种严重的致死性疾病,格里菲斯致力于研究制造疫苗的可能性。他使用了两种感染小鼠的肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)菌株:一种是具有毒力的S型菌株(菌落光滑型),另一种是不具有毒力的R型菌株(菌落粗糙型)。S型菌株可以合成多糖荚膜以保护自身不受宿主免疫系统的攻击,并导致宿主死亡;R型菌株没有荚膜,会被宿主的免疫系统消灭。
        在格里菲斯实验中,S型菌株被加热杀死后,其残余物被加入R型菌株的活细菌中;虽然单独的R型细菌和加热杀死后的S型细菌都不对小鼠有毒力,但二者混合后却会引起小鼠死亡;从死亡小鼠的血液中还能够分离出活的R型和S型细菌。
        格里菲斯得出结论认为,R型细菌是被“转化”为了致死的S型细菌,这是通过被加热杀死后的S型细菌中的某种潜在的未知因子实现的,后来在艾弗里(Avery)实验室被称为“转化因子”。
        这一转化因子的确切本质(DNA)要在几年后被艾弗里、麦克劳德、麦卡蒂等人进行的肺炎链球菌离体转化实验(Avery–McLeod–McCarty experiment,1944年发表)和赫尔希、蔡斯进行的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验(Hershey–Chase experiment,1952年)所证实。

手动离心机,约 1930 年


带有可拆卸木柄的黄铜仪器,可容纳两个离心管,用于从少量液体中快速沉淀悬浮固体。

由 Charles Lentz & Sons 公司和 Bausch + Lomb公司制造。

https://digital.sciencehistory.org/works/ise0inj

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克莱特生物色度计,1929年

克莱特生物色度计用于测量特定溶液对特定波长的光的吸光度。色度计通常用于通过应用比尔-朗伯定律(Beer-Lambert law)来确定给定溶液中已知溶质的浓度,比尔-朗伯定律指出溶质的浓度与吸光度成正比。
该色度计专为临床实验室工作而设计。比如,它们可用于确定血液中血红蛋白或其他物质的浓度。这款色度计包括由玻璃制成的标准色盘,用于代替标准溶液进行颜色比较。立柱上的两个不锈钢旋钮控制样品架的高度,空心底座包括一个灯泡和一张血红蛋白结果表。

https://digital.sciencehistory.org/works/535cklf

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