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三、从细胞核到染色体(1)
在显微镜发明以后，人类逐渐明白了所有生物都是由细胞构成的，细胞是生命体中一个个独立的生命单位。由于显微镜下的动植物细胞都像鱼肝油胶囊那样透明，故最初的研究者以为细胞球里装的胶状蛋白质本身就是生命。
1831年，曾提出布朗运动的英国植物学家布朗（Robert Brown，1773～1858）在显微镜中意外地发现：细胞内的胶状液体密度并不是绝对均匀的，在靠近其几何中心部分，有一个约占其体积1／10的透明小核，如同玻璃球体中嵌有一只小的水晶球，他把它称作细胞核（the cell nucleus）。至于细胞核内有什么东西，布朗已经看不清楚了。
1838年，德国的施莱登（Matthias Jakob Schleiden，1804～1881）发表《植物发生论》一文，首次提出细胞核是细胞的母体，细胞是一种独立的生命体，任何植物都是由细胞构成的。1839年，德国的施万（Theodor Schwann，1810～1882）在《关于动植物组织与生长一致性的显微研究》一文中写道：“我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障，发现了它们基本结构的统一性。”按施万的观点，无论是动物还是植物，它们都必须以细胞为单元（见彩色插图五十），动物细胞和植物细胞的结构是相同的，都由细胞核、细胞质、细胞膜组成，动植物的生长是它们体内细胞的增长。
1859年前后，正是德国人霍夫曼（August Wilhelm von Hofmann，1818～1892）及其英国学生珀金（William Henry Perkin，1838～1907）发明大量化学染料的时代。到1879年，德国的弗莱明（Walther Flemming，1813～1905）突发奇想：何不试试用染料将透明的细胞胶囊染色？由于细胞质（cytoplasm）胶液着色很浅，而细胞核着色较深，着了颜色的细胞核结构很清楚地显现出来，他把能着色的细胞核物质称为染色质（chromatin）。由于被染上色的细胞都已经死亡，有的细胞里有一个完整的细胞核，有的细胞核周围有一些杂质星体，有的核正在分裂，两核之间有藕断丝连之态，有的核已经分裂成为两个核，把众多死细胞的显微照片按顺序排列起来，一部细胞自我复制的录像就跃然显现出来，人类第一次在细胞的死尸堆里亲眼看到了生命单元的繁殖过程。
由于细胞核的分裂过程同扯断藕节无异，在最终分裂之前，总有一些丝相互连接着，弗莱明将此称为有丝分裂。由于这些被着了染料色的一节节“藕丝”对细胞分裂复制起着重要作用，许多生物学家开始对它进行研究。1888年，德国人瓦尔代尔（Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer，1836～1921）把这种染色质丝叫做染色体（chromosome），并注意到不同细核分裂出的染色体数目不同。
值得特别提出的是，在生物学家们研究染色质与染色体的同时，奥地利神父孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822～1884）则在专心研究生物的遗传问题。他在1855年开始做杂交豌豆的实验，之所以选择豌豆这个品种，是出于以下几个方面的考虑：一、豌豆属自花受粉植物，雌蕊被花瓣包裹着，其他植物的花粉难以混杂进来。二、豌豆易于栽培，生长期短，省肥省工。三、杂交后的第二代种子可以发芽结子，能继续表达父本和母本的性状。四、豌豆的各种性状表达明显，易于区分，便于记录。他把豌豆的主要性状差异分为七对：
（1）花瓣颜色 紫色 白色
（2）开花位置 腑部 顶部
（3）茎秆高度 高茎 矮茎
（4）豆荚颜色 绿色 黄色
（5）豆荚形状 饱满 扁平
（6）豆皮颜色 深色 浅色
（7）豆粒形状 圆形 皱形
孟德尔先让圆形豆粒AA与皱形豆粒aa进行杂交，得到的第二代豌豆豆粒全是圆形豆粒Aa（圆形）；再让第二代豆粒Aa自交，得到的第三代豌豆既有圆形豆粒AA和Aa（圆形），也有皱形豆粒aa。但从数量上看，第三代中的圆形豆粒为5474粒，而皱形豆粒只有1850粒，数量比为3∶1。如果让结绿豆荚的豌豆和结黄豆荚的豌豆杂交，第二代全为黄豆荚，再让这种黄豆荚的子代自交，第三代既有黄豆荚又有绿豆荚，其黄绿数量比也是3∶1（见彩色插图五十一）。
面对以上实验结果，孟德尔总结出了他的第一遗传定律——分离定律，其主要内容是：若让显性性状AA与隐性性状aa进行杂交，得到的杂种全部表现亲本中的显性性状，杂种的后代按3∶1的比例恢复其原有的性状。随后几年，孟德尔又用不同性状的植株和豆粒进行混合杂交，其二代全都体现植株与豆形的显性性状，第三代得到的豆粒总数为556颗，其中圆粒黄株315颗，圆粒绿株105颗，皱粒黄株101颗，皱粒绿株32颗，其比例约为9∶3∶3∶1，是（3∶1)2，此结果被称为孟德尔的独立分配定律。
1865年，经过“十年磨一剑”之后的孟德尔写出《植物杂交的实验》（Experiments on Plant Hybridization）一文，于当年2月8日和3月8日两次在布吕恩市科协（Natural History Society of Brünn）会议上宣读，却没有引起与会科学家的重视。好在这种地方科协办了个会刊，孟德尔这篇生物遗传学的奠基之作被登在了1866年的第四期上。18年后，孟德尔逝世，没有人再提起这位奥地利神父所做的划时代研究。
又过了16年（1900年），荷兰的德弗里斯（Hugo de Vries，1848～1935）、德国的柯伦斯（Carl Erich Correns，1864～1933）和奥地利的切尔马克（Erich von Tschermak，1871～1962）同时宣布发现了生物遗传定律，这才使人们想起孟德尔曾经发表过的论文，肯定了他在遗传学领域的开创性地位。
1904年，美国的萨顿（Walter S. Sutton，1877～1916）在《遗传与染色体》一文中提出一个猜想，即孟德尔的遗传定律可能与细胞核里的染色体有关，尤其是性选择离不开染色体中的遗传因子。五年后，丹麦的约翰森（Wilhelm Ludvig Johannsen，1857～1927）建议用希腊语里的发生（gene）一词来替代遗传因子，gene很快被翻译成基因，在中文里，基因既拟音又拟意，有基本遗传因子的意思。
1909年，美国人摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866～1945）开始做果蝇遗传的研究，之所以选择果蝇，主要有两点考虑：一是果蝇生存期只有两周，遗传速度快；二是果蝇的染色体只有四对，性状特征明显，容易进行分析。刚开始的时候，摩尔根不太相信孟德尔的遗传定律，即使有这样的遗传现象，那也只在植物界存在，动物界不一定适用。1910年4月，摩尔根在他饲养的红眼果蝇群中发现有一只白眼雄性果蝇，他让这只白眼雄性果蝇与其他红眼雌性果蝇交配，得到的子代果蝇居然全是红眼果蝇，这说明红眼果蝇带有显性遗传基因，而白眼果蝇的基因是隐性的。
模仿孟德尔做豌豆杂交实验的方法，摩尔根让这些杂交出来的二代果蝇自行交配，得到的第三代果蝇果然有红眼也有白眼，其数量比例也是3∶1（见彩色插图五十二），红眼果蝇比白眼果蝇的数量多三倍。这时的摩尔根对孟德尔遗传定律不再抱怀疑态度了，而且承认这个定律也适用于动物界。
1831年，曾提出布朗运动的英国植物学家布朗（Robert Brown，1773～1858）在显微镜中意外地发现：细胞内的胶状液体密度并不是绝对均匀的，在靠近其几何中心部分，有一个约占其体积1／10的透明小核，如同玻璃球体中嵌有一只小的水晶球，他把它称作细胞核（the cell nucleus）。至于细胞核内有什么东西，布朗已经看不清楚了。
1838年，德国的施莱登（Matthias Jakob Schleiden，1804～1881）发表《植物发生论》一文，首次提出细胞核是细胞的母体，细胞是一种独立的生命体，任何植物都是由细胞构成的。1839年，德国的施万（Theodor Schwann，1810～1882）在《关于动植物组织与生长一致性的显微研究》一文中写道：“我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障，发现了它们基本结构的统一性。”按施万的观点，无论是动物还是植物，它们都必须以细胞为单元（见彩色插图五十），动物细胞和植物细胞的结构是相同的，都由细胞核、细胞质、细胞膜组成，动植物的生长是它们体内细胞的增长。
1859年前后，正是德国人霍夫曼（August Wilhelm von Hofmann，1818～1892）及其英国学生珀金（William Henry Perkin，1838～1907）发明大量化学染料的时代。到1879年，德国的弗莱明（Walther Flemming，1813～1905）突发奇想：何不试试用染料将透明的细胞胶囊染色？由于细胞质（cytoplasm）胶液着色很浅，而细胞核着色较深，着了颜色的细胞核结构很清楚地显现出来，他把能着色的细胞核物质称为染色质（chromatin）。由于被染上色的细胞都已经死亡，有的细胞里有一个完整的细胞核，有的细胞核周围有一些杂质星体，有的核正在分裂，两核之间有藕断丝连之态，有的核已经分裂成为两个核，把众多死细胞的显微照片按顺序排列起来，一部细胞自我复制的录像就跃然显现出来，人类第一次在细胞的死尸堆里亲眼看到了生命单元的繁殖过程。
由于细胞核的分裂过程同扯断藕节无异，在最终分裂之前，总有一些丝相互连接着，弗莱明将此称为有丝分裂。由于这些被着了染料色的一节节“藕丝”对细胞分裂复制起着重要作用，许多生物学家开始对它进行研究。1888年，德国人瓦尔代尔（Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer，1836～1921）把这种染色质丝叫做染色体（chromosome），并注意到不同细核分裂出的染色体数目不同。
值得特别提出的是，在生物学家们研究染色质与染色体的同时，奥地利神父孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822～1884）则在专心研究生物的遗传问题。他在1855年开始做杂交豌豆的实验，之所以选择豌豆这个品种，是出于以下几个方面的考虑：一、豌豆属自花受粉植物，雌蕊被花瓣包裹着，其他植物的花粉难以混杂进来。二、豌豆易于栽培，生长期短，省肥省工。三、杂交后的第二代种子可以发芽结子，能继续表达父本和母本的性状。四、豌豆的各种性状表达明显，易于区分，便于记录。他把豌豆的主要性状差异分为七对：
（1）花瓣颜色 紫色 白色
（2）开花位置 腑部 顶部
（3）茎秆高度 高茎 矮茎
（4）豆荚颜色 绿色 黄色
（5）豆荚形状 饱满 扁平
（6）豆皮颜色 深色 浅色
（7）豆粒形状 圆形 皱形
孟德尔先让圆形豆粒AA与皱形豆粒aa进行杂交，得到的第二代豌豆豆粒全是圆形豆粒Aa（圆形）；再让第二代豆粒Aa自交，得到的第三代豌豆既有圆形豆粒AA和Aa（圆形），也有皱形豆粒aa。但从数量上看，第三代中的圆形豆粒为5474粒，而皱形豆粒只有1850粒，数量比为3∶1。如果让结绿豆荚的豌豆和结黄豆荚的豌豆杂交，第二代全为黄豆荚，再让这种黄豆荚的子代自交，第三代既有黄豆荚又有绿豆荚，其黄绿数量比也是3∶1（见彩色插图五十一）。
面对以上实验结果，孟德尔总结出了他的第一遗传定律——分离定律，其主要内容是：若让显性性状AA与隐性性状aa进行杂交，得到的杂种全部表现亲本中的显性性状，杂种的后代按3∶1的比例恢复其原有的性状。随后几年，孟德尔又用不同性状的植株和豆粒进行混合杂交，其二代全都体现植株与豆形的显性性状，第三代得到的豆粒总数为556颗，其中圆粒黄株315颗，圆粒绿株105颗，皱粒黄株101颗，皱粒绿株32颗，其比例约为9∶3∶3∶1，是（3∶1)2，此结果被称为孟德尔的独立分配定律。
1865年，经过“十年磨一剑”之后的孟德尔写出《植物杂交的实验》（Experiments on Plant Hybridization）一文，于当年2月8日和3月8日两次在布吕恩市科协（Natural History Society of Brünn）会议上宣读，却没有引起与会科学家的重视。好在这种地方科协办了个会刊，孟德尔这篇生物遗传学的奠基之作被登在了1866年的第四期上。18年后，孟德尔逝世，没有人再提起这位奥地利神父所做的划时代研究。
又过了16年（1900年），荷兰的德弗里斯（Hugo de Vries，1848～1935）、德国的柯伦斯（Carl Erich Correns，1864～1933）和奥地利的切尔马克（Erich von Tschermak，1871～1962）同时宣布发现了生物遗传定律，这才使人们想起孟德尔曾经发表过的论文，肯定了他在遗传学领域的开创性地位。
1904年，美国的萨顿（Walter S. Sutton，1877～1916）在《遗传与染色体》一文中提出一个猜想，即孟德尔的遗传定律可能与细胞核里的染色体有关，尤其是性选择离不开染色体中的遗传因子。五年后，丹麦的约翰森（Wilhelm Ludvig Johannsen，1857～1927）建议用希腊语里的发生（gene）一词来替代遗传因子，gene很快被翻译成基因，在中文里，基因既拟音又拟意，有基本遗传因子的意思。
1909年，美国人摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866～1945）开始做果蝇遗传的研究，之所以选择果蝇，主要有两点考虑：一是果蝇生存期只有两周，遗传速度快；二是果蝇的染色体只有四对，性状特征明显，容易进行分析。刚开始的时候，摩尔根不太相信孟德尔的遗传定律，即使有这样的遗传现象，那也只在植物界存在，动物界不一定适用。1910年4月，摩尔根在他饲养的红眼果蝇群中发现有一只白眼雄性果蝇，他让这只白眼雄性果蝇与其他红眼雌性果蝇交配，得到的子代果蝇居然全是红眼果蝇，这说明红眼果蝇带有显性遗传基因，而白眼果蝇的基因是隐性的。
模仿孟德尔做豌豆杂交实验的方法，摩尔根让这些杂交出来的二代果蝇自行交配，得到的第三代果蝇果然有红眼也有白眼，其数量比例也是3∶1（见彩色插图五十二），红眼果蝇比白眼果蝇的数量多三倍。这时的摩尔根对孟德尔遗传定律不再抱怀疑态度了，而且承认这个定律也适用于动物界。
