科学家的故事　染色体遗传理论的奠基人

染色体遗传理论的奠基人 摩尔根 三维目标 知识目标 知识目标 说出摩尔根的果蝇杂交试验 能力目标 能力目标 运用减数分裂的知识 阐明基因的连锁互换定律 情感态度和价值观目标 情感态度和价值观目标 认同科学研究需要丰富的想象力 大胆质 疑和勤奋实践的精神 以及对科学的热爱 预习案预习案 写出这对亲本果蝇的眼色遗传图解 红眼雌性 红眼雄性 F1 XWXw X XWY 配子 F2 课堂探究案课堂探究案 探究一 基因的连锁定律探究一 基因的连锁定律 画出这个精原细胞的减数分裂图形画出这个精原细胞的减数分裂图形 不考虑交叉互换不考虑交叉互换 探究二 基因的互换定律探究二 基因的互换定律 接着画出互换后的减数分裂过程图接着画出互换后的减数分裂过程图 探究三 讨论摩尔根的故事 给了我探究三 讨论摩尔根的故事 给了我 们什么启示们什么启示 素材 摩尔根的成长故事 我们常常感叹造物主的抻奇 慨叹生命所带给我们的惊喜 然而每当我们面对着纷繁 复杂的世间万物时 我们是否曾追问过 是什么缔造了神奇的生命 人们苦苦追寻着问题 的答案 尽管 好奇心驱使着人们不断地探索着遗传的奥秘 然而直至距今 100 多年前 人们对于遗传规律的认识还只是停留在初级入门阶段 不仅不知道基因和染色体 甚至连 受精时精子和卵子的作用也不能正确理解 摩尔根 这个遗传学领域的巨人 因为他对现 代遗传学领域的重要贡献 成为第一个获得诺贝尔奖的遗传学家 是他 揭开了生命体的 神秘面纱 是他 让我们了解到了生命的奥秘 是他 让我们见识到了生命的赖 在摩尔根之前 就有许多人将自己毕生的精力都奉献给了遗传学这块 圣地 奥地利人 孟德尔提出的两条重要的遗传学定律 分离定律和自由组合定律 第一次用数学方法把 生物遗传规律表示出来 不仅在科学史上具有重要的意义 也为摩尔根建立了比较完善的 基因学说 为发现遗传学的第三大定律提供了重要的参考 摩尔根通过选择体积小 占地 少 繁殖快的果绳做实验 发现了遗传学的第三大定律 即性状连续遗传的存在 提出了 基因连锁和交换现象 摩尔根 1866 年出生在美国霍普蒙特一个古老的大家庭中 他曾开玩笑地说 对于一位遗 传学家 1865 年开始孕育是个好兆头 因为正是这一年 孟德尔提出了遗传的基本定律 所以他的生命是从 1865 年就开始的 从小 摩尔根就对各种生物有着极大的兴趣 强烈的 好奇心使他想弄清楚动物身体的构造 他的童年每天最重要的事便是拿着捕捉蝴蝶用的网 同小伙伴们一起四处采集蝴蝶标本 这使他的童年生活多姿多彩 充满了乐趣 这些 他 的家人看在眼里 所以在他 10 岁的时候 家里把位于百老汇大街的住宅顶楼的两个房间给 了他 作为他的工作间让他用来放置标本 他将房间装饰之后 仔细地整理了各种鸟类标 本 鸟蛋 蝴蝶 化石 并细心地贴上标签 工工整整地陈列在里面 从此 这里便成了 他的专有私密领地 家里其它人不得入内 1880 年 14 岁的摩尔根进入肯塔基州立学院的预备科学习 在这所学院里 他遇到了影响 他一生的优秀教师一一克兰多尔教授 这所学院以对学生的生活规律要求严格著称 仅校 规就有 189 条之多 由于全体学生都是陆军士官候补生 所以学生们必须接受每周五天 每天一小时的军事训练 虽然学院的学术活动很有限 学生一般只能在古典文学和科学之 间进行选择 但这不能削减摩尔根对于科学的热爱 他毅然选择了科学 尽管为学习科学 的学生开设的课程有数学 物理学 天文学 化学 农学 园艺学 兽医学 文明史 拉 丁文 德文 英文 实用机械学 工程学等十几种之多 但摩尔根最感兴趣的还是博物学 也正是这门课的任课教师克兰多尔教授 以他过人的聪明才智和渊博的学识 给了摩尔根 许多正确的指导 使他愈发迷恋上了博物学 对摩尔根的一生都产生了重大的影响 在肯塔基州立学院的学习 以及克兰多尔教授的教诲 越来越让摩尔根确定了毕生从事科 学研究的信念 由于博物学包括地质学和生理学的某些内容 特别是与煤炭有关的部分 所以摩尔根在大学时代 便参加了联邦政府的地质调查工作 他的暑假总是在马里兰和肯 塔基度过 在那里 为了寻找煤和其它矿产 他不畏酷热 在恶劣的工作环境下连续工作 为他所深深热爱的博物学历尽艰辛 虽然历尽艰辛 但这段日子令摩尔根收获颇多 也为 他日后的研究奠定了坚实的基础 1886 年 成绩优异的摩尔根不但获得了肯塔基州立大学 当年唯一授予的理科学士学位 而且被选为毕业生代表做临别演讲 此后 摩尔根顺利进入了他的理想学府霍普金斯大学深造 摩尔根应该庆幸自己选择了这 所学校 1886 年的时候该校已有 10 年历史 学术上的各种活动已走上正轨 在欧美教育 界享有盛名 该校处处都显得不同于肯塔基州立学院 也不同于美大多数院校 由于霍普 金斯大学得到大量私人捐助 所以它不同干一般按照联邦莫里尔法案接受国家拨款的院校 对教会的各种派别 州和地方政府的政策 对于一些艰湿课程的设罝 一概不承担任何义 务 也不受其制约 霍普金斯大学有一位富于想象力的校长一丹尼尔 科伊特 吉尔曼 有一个信奉霍普金斯校训的理事会 这条校训是 真理使你成为自由人 霍普金斯不仅仅 是当时为数不多的几所侧重于培养研究生而不注重本科生教学的学校之一 而且霍普金斯 大学的奖学金 就其所设的数量和每人的金额来看 都远远超过其它院校 因此吸引了全 国众多的优秀学生 他们多数是像摩尔根已经毕业的大学生 不需再学多少课程 对摩尔 根来说 最重要的是霍普金斯十分重视生物学 除哈佛大学以外 美国的院校对这一门学 科都只触及一点皮毛 实际上 多数理科课程在当时的院校里常常不受重视 特受青睐的 是文史哲 要不然 就是像在肯塔基州立学院那样 理科被束缚在农业和地质调査之类的 实际应用方面 而霍普金斯大学却是以它的生物系实力着称 学校为生物系新建的实验室 在切莎皮克湾的海洋生物实验室 以及生物系自创的杂志 都足以说明霍普金斯大学对生 物系的重视 这一切都令摩尔根神往 对年轻的摩尔根来说 能够亲耳聆听当时的几位生物学大家的教诲 并能在他们的指导下 学习生物学 是他一直以来梦寐以求的事 是霍普金斯大学使这一切都成为了现实 霍普 金斯大学不但有许多知识渊博的教授 而且为了能够让学生学习到更多的东西 还常常聘 请一些著名学者来讲学 摩尔根求知若渴 不仅收获了丰富的知识财富 而且开阔了思路 和眼界 如果说霍普金斯大学还教会了摩尔根一样东西 那便是 不要迷信专家权威 要 大胆质疑 努力培养自己的独立实验的能力和大胆探索的精神 这种精神使得摩尔根一生 受用 即便是在霍普金斯这样顶尖的大学 摩尔根的生物学成绩也一直名列前茅 他在 美国博 物学家 大众科学月刊 及 形态学杂志 等期刊上发表了多篇论文 这些论文虽然大 部分是描述性的 但却体现了摩尔根在生物学研究方面的扎实功底 摩尔根于 1888 年获得 了霍呰金斯大学的理学硕士学位 之后 摩尔根来到了对全美各院校的生物学家都 A 有强 大吸引力的马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋生物实验室 这里有种类丰富的海洋生物 为他的 科学研究提供了丰富的资源 摩尔根在布鲁克斯的指导下 采用新方法研究海蜘姝的秘胎发育过程 并证明了它们应该 归入真正的蜘蛛类 1890 年春天 摩尔根获得了霍普金斯大学的博士学位 令人称羡的是他还获得了连担任霍 普金斯大学工作的正式研究员们都为之竞争的新建立的研究基金 即布鲁斯研究基金 摩 尔根将这笔基金完全用在了生物学研究上 那一年 他为了深入地进行生物学研究 开始 了他的 研究之旅 先后旅行到牙买加和巴哈马群岛附近水域以及欧洲 为了细致考察 那里的各种生物 他在欧洲待了很久 摩尔根年满 25 岁 这时的他 不仅在科学研究方面有了很深的功底 而且各方面都渐渐成 熟 然而他却选择了离开给予他无穷智慧 影响他一生的霍普金斯大学 到费城附近的布 尔马尔学院做生物学副教授 在布尔马尔学院的教书生活是丰富多彩的 那足摩尔根平生第一次登上讲台 他负责讲授 普通生理学和普通动物学 每周讲课 5 天 他的课以科研需要为出发点 独树一巾只 别 出心裁 他的口头禅是 别行教学 他不要求学生死背书本 而是将教书当做他自己思考 的机会 利用这个机会发表他对各种问题的见解 并向学生们奉献最新研究成果 而学生 们也被他独特的教授风格和丰富的知识深深地吸引 在摩尔相那里 他们不仅了解到大千 世界的广阔 而且见识到了各种引人入胜 变化万千的实验方法 所有的这一切都深深地 激发了他们探求自然生命奥秘的兴趣 既然他关心的是胚胎学研究 海洋动物自然就成了 最好的研究对象 因为它们个体小 数量多 躯体又是半透明的 但他不久就改变了研究 方向 这时 虽然成为了教师 但摩尔根并没有忘记他对科学研究的热爱 他按照自己的科研课 题 孜孜不倦地进行着科研活动 这一时期他的主要研究对象是柱头虫 蛙类以及海蛸虫 主要是对它们进行描述性的研究 在这一时期的科学实践 使他更清晰地认识到了他一生 都崇尚的科学研究方法 实验研究的重要性 他越来越相信实验方法的力量 后来他为 发展实验研究贡献了毕生精力 40 年后他荣获诺贝尔奖时 说的第一句话就是 这是实 验生物学的光荣 他的意思是 实验生物学与单纯的形态学研究或描述性的生物学研究 是不一样的 1897 年 摩尔根出版了他的第一本书 蛙卵的发育 实验胚胎学引论 1903 年 摩尔根接受了好友威尔逊的盛情邀请 来到哥伦比亚大学 成为了那里的实验动 物学的首席教授