果蝇这种实验材料是1908年在纽约冷泉港卡内基实验室工作的卢茨（F.E.Lutz）向摩尔根推荐的。这是一种常见的果蝇，学名称为“黑腹果蝇”。
实验材料的选取往往是决定研究工作成功与否的关键，它在遗传学发展史中表现得尤为突出。如果以哺乳动物为实验材料，饲养管理一般都较复杂，生长期又长，而且由单基因控制的性状少而难寻，所以，一般不适合遗传学理论研究。而果蝇体型小，体长不到半厘米；饲养管理容易，果蝇繁殖系数高，孵化快，只要1天时间其卵即可孵化成幼虫，2~3天后变成蛹，再过5天就羽化为成虫。从卵到成虫只要10天左右，一年就可以繁殖30代。果蝇的染色体数目少，仅3对常染色体和1对性染色体，便于分析。作遗传分析时，研究者只需用放大镜或显微镜一个个地观察、计数就行了，从而使得劳动量大为减轻。
在野外采集到的果蝇，眼睛都是红色的，称为“野生型”。1910年5月，摩尔根在实验室里饲养的一群红眼野生型果蝇中，发现了一只白眼果蝇。摩尔根立刻认识到这只白眼果蝇的巨大价值。在实验室里，摩尔根使这只白眼果蝇（它是雄性的）与尽可能多的野生型红眼雌果蝇交配，10天后产生了1240个子裔，形成了一个庞大的果蝇株系。
白眼雄蝇与红眼果蝇杂交，子一代全是红眼果蝇。子一代自交，子二代的结果完全是孟德尔式的，其中红眼果蝇2688只，白眼果蝇728只，两者比率约为3.4：1，而约占1/4的白眼果蝇则全是雄性个性。摩尔根的这一结果，以《果蝇的隐性遗传》为题发表在1910年7月22日出版的《科学》第32卷第120页上。摩尔根在论文中没有肯定地说眼色基因一定与性染色体相关联，只是说，眼色基因的分离与两条性染色体的分离一致。他在该论文中的解释略显复杂，也存在一些细节上的错误，但结论是正确的。接下来的两年中，摩尔根又连续发表了两篇论文，终于把基因与染色体的关系确定无疑地联系在一起了。
摩尔根指出：如果假定控制眼色的基因位于X染色体上，而Y染色体上则不带控制眼色的等位基因，那么实验结果就能得到完满的解释。红眼基因（+）是显性，带有红眼基因的X染色体用X+表示；白眼基因（w）是隐性，带有白眼基因的X染色体用Xw表示。基因型为XwY的雄果蝇，由于Y染色体上没有控制眼色的基因，隐性基因得以表现，所以是白眼果蝇。当白眼雄果蝇与野生型雌果蝇X+X+杂交，子一代的基因型是X+Xw和X+Y，即雌雄果蝇都为红色复眼，且雌果蝇是杂合体。子一代个体相互交配，结果是在子二代中有3/4是红眼果蝇，1/4是白眼果蝇。雌果蝇全为红色复眼，但其中有一半是纯合体，另一半为杂合体。雄果蝇则红眼、白眼各占一半。
摩尔根把红眼等位基因和白眼等位基因定位在X染色体上，并用实验证实这些基因是由X染色体携带着遗传的，这就使基因在染色体上的假说有了坚实的基础，而且还是把一个特定的基因（白眼基因）归属到一条特定的染色体（X染色体）上，而这条特定的染色体还与性别有关。
白眼果蝇在基因学说的发展史上起了不可估量的作用。摩尔根以它作为实验材料，在遗传学史上第一次证明了基因位于染色体上，并且发现了伴性遗传规律。可以说，这个白眼果蝇开创了摩尔根基因学说的先河。
15.DNA分子的形状最早是谁发现的
在X光衍射照片的基础上，综合DNA化学研究方面的资料，两位科学家沃森和克里克，特别是沃森，眼界更为宽广，从各专家处汲取所需，而得到了新的结果。沃森被称为“DNA之父”。
1928年4月6日，沃森出生于美国芝加哥。16岁就在芝加哥大学毕业，获动物学理学士学位，在生物学方面开始显露才华。22岁时沃森来到英国剑桥大学的卡文迪什实验室，结识了巳在这里工作的克里克，从此开始了两人传奇般的合作生涯。克里克于1916年6月8日生于英格兰的北安普敦，21岁在伦敦大学毕业。“二战”结束后，来到剑桥的卡文迪什实验室。
沃森和克里克构建DNA分子结构模型的工作始于1951年秋。他们仿照泡林构建蛋白质a螺旋模型的方法，根据结晶学的数据，用金属片按原子间键角与键长的比例搭配核苷酸。核苷酸（DNA中的核苷酸是脱氧核苷酸，为简单起见，以下简称核苷酸）是DNA的基本结构单位。核苷酸有A、T、G、C共4种。
1950年，生物化学家查伽夫（E.Chargaff）报道了他对人、猪、牛、羊、细菌和酵母等不同生物DNA进行分析的结果。查伽夫的结果表明，虽然在不同生物的DNA之间，4种核苷酸的数量和相对比例很不相同，但无论哪种物质的DNA中，都有A=T和G=C，这被称为DNA化学组成的“查伽夫法则”。1952年7月，查伽夫访问卡文迪什实验室时，向克里克详细解释了A：T=G：C=1：1的法则。
1952年春，克里克的朋友、理论化学家格里菲斯（J.Griffith，他是发现肺炎球菌遗传转化现象的F.Griffith的侄子）通过计算表明，DNA的4种核苷酸中，A必须与T成键，G必须与C成键。
这与查伽夫法则完全一致，以上这些工作，就成了沃森和克里克DNA分子模型中A-T配对、G-C配对结构的基础。
1953年2月，威尔金斯将富兰克林1952年5月拍的一张非常清晰的DNA的X光衍射照片给沃森和克里克看，克里克很快发现，DNA是双螺旋的，而且构成双螺旋的两条单链走向相反。至此，DNA的骨架巳经浮现。随后，泡林以前的同事多诺告诉沃森，A-T和G-C配对是靠氢键维系的。克里克提出，与糖-磷酸骨架垂直的碱基只有朝向骨架中心（而不是离开中心向外），才能保持稳定的氢键联系。2月28日，沃森用纸板做成4种碱基的模型，将纸板粘到骨架上朝向中心配对，克里克马上指出，只有两条单链的走向相反才能使碱基完善配对，这正好与X光衍射资料一致。完整的DNA分子结构模型完成于1953年3月7日。根据这个模型，DNA分子是一个双螺旋结构，每一个螺旋单位包含10对碱基，长度为34埃（1埃=10_m米）。螺旋直径为20埃。4月15日，沃森和克里克关于该模型的第一篇论文在《自然》杂志上发表。
DNA分子双螺旋结构模型的发现，是生物学史上的一座里程碑，它为DNA复制提供了构型上的解释，使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑，并且奠定了分子遗传学的基础。DNA双螺旋模型在科学上的影响是深远的。
16.DNA是如何复制的
在构建DNA分子的结构模型时，科学家沃森和克里克事实上巳经提供了DNA分子的复制模式。他们充分了解DNA双螺旋的两条链互补（碱基配对）的重要性，这是DNA复制模式的基础。复制时，DNA双螺旋就像拉开拉链那样，两条链的配对碱基之间的氢链断开，碱基暴露出来，这就形成了两条“模板链”（母链）。然后作为合成原料的游离核苷酸按碱基配对的原则结合到模板链上去。最后，结合到模板链上各有一条新链（子链）形成，原来的一个双螺旋DNA分子就变成（复制）了两个双螺旋分子。这两个双螺旋分子中各含有一条母链和一条子链。DNA的这种复制方式称为“半保留复制”。
在沃林和克里克1953年的原始论文中有关于DNA半保留复制模式推测的一段话：“我们的DNA模型实际上是一对模板，每一模板与另一个互补。我们设想：在复制前氢键断开，两条链松开、分离，然后每条链作为形成自己新链的模板，最后我们从原先仅有的一对链得到了两对链，而且准确地复制了碱基序列。”真是天才的推测丨这一推测的DNA复制模式，后来得到了实验事实的充分证明。1957年，泰勒（J.H.Taylor）等人应用放射性标记的胸腺嘧啶与放射自显影技术，证明蚕豆根尖染色体的半保留复制。1958年，梅塞尔森（M.Mesekon）和斯塔尔（F.W.Stahl）应用重氮标记与密度离心技术，证明大肠杆菌DNA的半保留复制。
后来关于DNA分子复制的细节又有了更多的了解。1968年，日本生化学家冈崎（R.T.Okazki）等人发现DNA是“不连续”复制的。复制时，先在DNA模板链上合成一些短的片段，然后再连接成与母链等长而且互补的新链。DNA合成过程中的这些短片段，后来被称为“冈崎片段”。每一冈崎片段的合成都需要DNA多聚酶的作用。但DNA多聚酶只能把单个的核苷酸连接到巳形成的核苷酸链上。因此，每一新的片段合成时，需要有一个巳存在的片段作为“引物”。
目前，巳经可以在试管中人工复制DNA。这个体外的生化反应称为多聚酶链式反应（polymerasechainreaction，简称PCR）。这个反应大致是这样进行的：将DNA模板、多聚酶、作为合成原料的4种脱氧核苷酸和引物一起加人到一种特制的薄壁塑料管中。之所以要用薄壁管，是为了便于传热。先将试管置于90°C的高温中约20秒，使DNA模板拆开成两条链（这叫“变性”）。然后将试管转置于55°C的环境中约20秒，使一对引物分别结合到两条分开的模板上去。再在72°C的温度下放置约30秒，使单核苷酸从引物的一端一个接一个地连接上去，从而复制两条新链。于是，一个DNA双螺旋分子便复制成了两个。再重复一个上述的温度循环，两个便复制成四个……如此循环下去，便可以得到大量的DNA分子。例如20次循环就可使DNA扩增至100万倍。这一切，都可以在带电脑控制的PCR仪内进行，非常方便。
以后的几个月里，缪里斯反复进行实验，结果表明PCR技术是可行的。1984年春，缪里斯贴出一张海报，叙述了PCR技术，但未能引进起广泛注意。唯一感兴趣的人是细菌遗传学家、诺贝尔奖获得者、当时洛克菲勒大学的校长里德伯格（J.Lederberg）。
最初的PCR技术有一个缺点，就是DNA多聚酶不耐热，在90°C以上的高温即失活。因此，反应过程中要不断添加新的DNA多聚酶。这不利于实现反应的自动化。1969年，有人从美国黄石国家公园温泉中的水生栖热菌体内分离纯化出了耐热的DNA多聚酶，后来的商品名叫Taq酶。1988年，西特斯公司的研究者们开始在PCR中使用Taq酶。这是PCR技术的重大改进，在此基础上实现了反应的自动化，从而PCR技术得到了极为广泛的应用。而缪里斯也因发明PCR技术面荣获1993年的诺贝尔化学奖。
17.什么是“中心法则”
1909年，伽罗德（A.E.Garrod）在《先天性代谢差错》一书中，就描述了黑尿病基因与尿黑酸氧化酶的关系。以红色面包霉（链孢霉）为材料而开创生化遗传学研究的比德尔（G.W.Beadle），1941年与塔特姆（E丄.Tatum）—起提出“一个基因一种酶”的假说，认为基因是通过酶来起作用的。
基因（DNA）主要位于细胞核中。如果酶（化学本质是蛋白质）是在细胞核内合成的，问题倒也简单，由基因直接指导酶的合成就是了。可事实却并不如此。
早在20世纪40年代，汉墨林（J.Hammerling）和布拉舍（J.Brachet）就分别发现伞藻和海胆卵细胞在除去细胞核之后，仍然能进行一段时间的蛋白质合成。这说明细胞质能进行蛋白质合成。1955年李托菲尔德（Littlefield）和1959年麦克奎化（K.McQuillen）分别用小鼠和大肠杆菌为材料证明细胞质中的核糖体是蛋白质合成的场所。这样，细胞核内的DNA就必须通过一个“信使”将遗传信息传递到细胞质中去。
1955年，布拉舍用洋葱根尖和变形虫为材料进行实验，他用核糖核酸酶（RNA酶）分解细胞中的核糖核酸（RNA），蛋白质的合成就停止。而如果再加人从酵母中抽提的RNA，蛋白质的合成就有一定程度的恢复。
同年，戈尔德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）观察到用放射性标记的RNA从细胞核转移到细胞质。因此，人们猜测RNA是DNA与蛋白质合成之间的信使。
1961年，雅可布（FJacob）和莫诺（j.Monod）正式提出“信使核糖核酸”（mRNA）的术语和概念。
1964年马贝克斯（C.Marbaix）从兔的网织红细胞中分离出一种分子量较大而寿命很短的RNA，被认为是mRNA。
