兩千多年前，壹種如米粒般大小的昆蟲引起了亞裏士多德的興趣。那時候，這位偉大的哲人正在思考生物發生的奧妙。不幸的是，他認為這種小小的昆蟲，看起來似乎來自於水果的粘液。很長時間以來，人們把果蠅這種生物歸入Oinopta（嗜酒者）屬，的確，這種昆蟲嗜好那些因發酵而散發出酒香味的腐敗水果。然而，隨著生物分類研究的興起，嗜酒者這樣的名字實在難登學術的大雅之堂，於是分類學家用Drosophila代替了Oinopta，果蠅於是從壹個嗜酒之徒搖身壹變成為“愛露者”，這樣的屬名，在中國文化的語境中可真是頗有仙靈之氣。
今日世界上最為人所知的果蠅產自東南亞，在1830年它被命名為Drosophila melanogaster，melanogaster是黑肚子之意，也即黑腹果蠅。或許改名確實給果蠅帶來了奇跡般的好運，這個體型微不足道的昆蟲，在約百年後，壹躍成為人世間最知名的昆蟲之壹。但在此之前它首先得去往新大陸才行，不過這件事難不倒它。持續數百年的大航海時代，使得東南亞的香蕉得以在十九世紀晚期被販賣到新大陸，黑腹果蠅追隨而去，旋即在新大陸繁衍開來，生生不息，由此開創出壹段生物學史中最令人矚目的傳奇之壹，人類文明也就此奠定經典遺傳學的根基。現在，就讓我們追隨著果蠅的翅膀，再次回到那段生命科學史上激情肆溢、英豪輩出的紛爭歲月，重溫壹次經典誕生的歷程。
摩爾根的成長
1866年，托馬斯·亨特·摩爾根在美國南方的列克星敦出世，但他總喜歡說自己在1865年獲得生命。1865年是美國內戰的最後壹年，摩爾根家族的許多成員都卷入這場戰爭，聯系到摩爾根後來的卓越成就，這壹年對摩爾根來說真是具有雙重意味。因為，1865年正是孟德爾利用豌豆作為實驗材料，歷經數載終於發現，並發表了其遺傳定律的年份。因此有人調侃說，1865年可真是壹個適合孕育未來遺傳學家的大吉之年，但細察摩爾根的研究生涯，他成為壹名遺傳學家實在是天意弄人。
摩爾根在十四歲時進入肯塔基州立學院預科學習博物學，於1886年獲得理學學士學位，是當年唯壹壹位獲得該學位的畢業生。不願意經商的摩爾根選擇了去霍普金斯大學攻讀生物學碩士學位。正是在那裏——當時全美最適合學習生物學的地方——摩爾根從壹個單純的描述生物現象的博物學家轉變為壹個實驗生物學家，並由此獲得了他終生信奉的科學研究原則。
這種信念使得摩爾根即敢於反對權威也勇於犯錯和改正自己的錯誤，這種勇氣和理性是他同時代的科學家中非常罕見的。實際上，摩爾根常常自嘲自己所做的實驗可以分為三類：
1886年，獲得生物學碩士學位的摩爾根已小有成就。母校肯塔基州立學院邀請他回校任博物學教授，但此時的摩爾根已經難以割舍實驗生物學的誘惑。霍普金斯大學為他提供了壹筆的優厚獎學金，摩爾根因此有機會前往馬薩諸塞州的伍茲霍爾海洋生物學實驗室，去完成他的博士論文。
摩爾根別出心裁的用蜘蛛蟹的胚胎發育過程，證明了蜘蛛蟹這名字不是白叫的，它就該被分類到蜘蛛綱中去，橫掃了此前的所有唧唧歪歪。據傳，他那長達87頁的論文，差點讓《霍普金斯大學生物實驗室研究報告》雜誌因此破產。
摩爾根就此迷上了胚胎學，終其壹生，他堅持認為自己首先是壹名胚胎學家，並且始終沒有真正停止過胚胎學方面的研究。但現在早已無人關心他在胚胎學方面所作的貢獻，即使是胚胎學界的後輩們也是如此。從某種程度上而言，這也可算是摩爾根個人的不幸吧，他在經典遺傳學上的輝煌成就，使得他在其它諸多領域上的研究黯然失色，但公平的說，摩爾根在胚胎學、動物再生能力等研究領域提出過壹系列深刻的問題，直到今天也仍然沒有被真正解決。
1891年，獲得博士學位的摩爾根，前往布林莫爾學院出任生物學副教授，潛心研究他的海洋動物胚胎發育。因為發現沒有受精的海膽卵可以在高滲鹽水的刺激下開始發育，這使他順利升任正教授。然而摩爾根平靜的胚胎學家生活在近不惑之齡被打破，他的老朋友，細胞生物學家威爾遜邀請他前往哥倫比亞大學，出任全美第壹位實驗動物學的教授職位，並承諾他的主要工作是做研究而不是上課。到此，折磨生物系學生的那個摩爾根即將登場。而威爾遜顯然為此特別特別自豪，畢竟不是每個人都有機會當伯樂的。
超級戲法般的孟德爾因子
1900年，伴隨著孟德爾遺傳定律的再發現，生物學界壹時為之沸騰。然而孟德爾遺傳定律的再發現為什麽會引起如此大的波瀾？這是因為當時，大夥兒雖然已經接受了，達爾文關於生物是進化而來的推斷，但進化的機制是不是自然選擇，卻眾說紛紜未有定見。要明了進化的奧妙，首要問題之壹就是解決生物的遺傳機制。換句話說，在那個時代，談論生物遺傳是依托在生物進化這個大背景中的壹個重要話題。對生物進化的熱切討論眾說紛紜，正是時代呼喚遺傳學問世的契機。因此孟德爾遺傳定律的再發現，立刻引起了廣泛關註，並最終催生了壹門新的學科——遺傳學。
摩爾根在1903年的壹本專著《進化與適應》中對孟德爾學說大加贊賞，認為建立在實驗根基上的孟德爾遺傳定律即簡潔明了又適用廣泛。其後他還撰寫了多本有關進化的專著，當然他沒有忘記他的胚胎學家身份，強調研究進化應該以胚胎發育為重點而不是古生物學。然而當他用家鼠作實驗材料，試圖重現孟德爾式遺傳現象時，很快發現生物性狀的遺傳規律並非那麽簡單，事實上這也正是孟德爾的研究在當年未受到應有重視的重要原因。他開始懷疑所謂孟德爾因子（基因）是否真的獨立存在，並在世代相傳中進行自由組合——即著名的孟德爾分離定律和孟德爾自由組合定律。
到了1909年，摩爾根認為孟德爾得到的贊譽超過了他學說的真實價值，甚至有將遺傳學研究導入了歧途的可能性，也許只有豌豆等極少數物種，才符合孟德爾所發現的遺傳規律？為此，他曾在美國育種協會的壹次會議上發表尖刻評論，抨擊人們對孟德爾學說的盲目熱情，
在清晰的知道孟德爾式遺傳定律的適用情況的今天，這段講話中體現出的科學思維內涵，值得每壹個真的願意明了科學是怎麽發展起來的人深思。
1. 親代父本與母本體內各有壹成對因子（基因）可決定遺傳特征。
2. 此壹成對因子在雜交的過程中會分開，重新進行組合。（第壹定律）
3. 不同遺傳特征的基因獨立而不互相幹擾。（第二定律）
“用進廢退”的果蠅
在遺傳學萌芽時期，多種生物“淪為”實驗對象。但果蠅獨具優勢，首先果蠅繁殖迅速且後代數量驚人，壹只雌果蠅只生存14天左右，但它能產上千枚卵。這意味著實驗周期短，且眾多後代特別適合遺傳學家尋找壹些奇特的突變。此外，果蠅很好伺候，只需壹點香蕉即可滿足它們的需求。這意味著，即便妳沒錢，也能當壹個遺傳學家。要知道那年頭，可沒有國家科研基金這樣的餡餅。 毫無疑問，果蠅才是遺傳學家的最佳搭檔。
不過，在那個時代，人們往往順手使用自己身邊的材料，尚無研究需要特別的模式生物的想法，那還得等到摩爾根成功的建立經典遺傳學說以後，其它研究者對此才會有深刻體會。所以，果蠅要想飛進摩爾根的視線，需要壹些特別的原因才行，前面的“廣告詞”純屬事後諸葛般的解釋。雖然，許多羨慕嫉妒恨的同行，無數次的想過，如果我早點使用果蠅作為實驗材料........
此時的摩爾根正迎來人生創造力的鼎盛時期或者特別中二的時期，也許是中年心理危機吧。此時的他不僅質疑孟德爾學說，對最新的染色體學說也持懷疑態度。他堅持認為秘密不在細胞核裏面，而就在細胞質中，尤其在性別決定這個特定的問題上，更是如此。
在那個時期，他經常同時進行幾十個實驗，驗證流行的假說以及自己的猜想，其中大多數實驗都走入了死胡同。雖然摩爾根並不相信拉馬克的獲得性遺傳學說，但他的用進廢退學說似乎很有道理。當然實驗才是壹切，個人情感並不重要。1908年，摩爾根讓他的研究生佩恩——曾研究過無眼盲魚——用果蠅驗證下用進廢退學說。佩恩在窗臺上放香蕉誘捕不幸的果蠅，並在長達兩年的時間裏，讓它們玩“關上燈都壹樣”的遊戲。按照用進廢退學說，這似乎應該能培養出自爆雙目的果蠅來。結果自然是讓人失望，首先，兩年的時間實在太短，不足以發生什麽了不起的變化。其次，無眼盲魚失去眼睛的真正原因也並非用進廢退這麽簡單。 但這個失敗的實驗，讓摩爾根體會到果蠅的優點。
1904年，發現月見草突變現象的德弗裏斯提出生物突變應該可以通過人工方法誘發，比如新發現的倫琴射線（X射線）和居裏射線（居裏夫人發現的放射性鐳）。摩爾根曾經拜訪過德弗裏斯，認為突變論比自然選擇更適合用來解釋生物進化。在驗證用進廢退失敗後，他和佩恩壹起再次使用果蠅，試圖通過某種人工方法誘使其突變。他們用射線照射它，不讓它睡覺整日整夜的搖動它，給它喝糖水、鹹水、酸水或堿水，改變光照強度時間等等，壹切能想到能做到的“蠢事”似乎都做了，然而果蠅們不為所動，傷透了摩爾根的心。當布林莫爾學院的老同事羅斯·哈裏森來訪時，他沮喪的心情也到達頂點。
事實上，摩爾根不是第壹個使用果蠅來研究突變的人。最初是哈佛大學的卡斯爾提出使用果蠅來進行研究，他的學生伍德沃德使用它來作近交研究，他還將果蠅推薦給了盧茨。盧茨利用果蠅發現了壹種突變，當摩爾根對人工誘變產生興趣時，他推薦了他所研究的果蠅品系給摩爾根。於是摩爾根的實驗室有了兩種家系的果蠅，壹者來自佩恩誘捕的野外果蠅，二者來自盧茨，這給後來的果蠅傳奇帶來了壹點小波折。
果蠅的傳奇白眼
就在摩爾根快絕望的時候，1910年5月，壹只白眼果蠅出現在了摩爾根實驗室的培養瓶中。而且摩爾根慧眼識英才，先後將兩名本科生—斯圖蒂文特和布裏奇斯—招入他的實驗室，以及威爾遜的壹位研究生繆勒，他們四人默契的組合，成為科學史上的佳話。有了得力助手，以及即將奠定經典遺傳學宏偉大廈基石的白眼果蠅，摩爾根至此已經註定要以遺傳學家的身份名留後世，他堅持未放棄的胚胎學研究除了科學史上會有所介紹外，將再無人關註。
但是，這只白眼果蠅的來源卻頗為含糊。盧茨說，白眼果蠅最先出現在他的實驗室，他把這個虛弱的突變體的後代送給了摩爾根，而摩爾根通過雜交實驗，再次使這個性狀出現，但摩爾根對此表示否認。他說雖然他在盧茨的實驗室看到過幾只白眼果蠅，但它們都已經死亡。他寧可認為這只白眼果蠅是天賜之物，它的祖宗更可能是從窗外飛進來的，而不是來自盧茨所贈送的果蠅。不過，糾纏在這種事情上沒有實際意義。盧茨自己也說，當初他根本沒有認識到白眼果蠅的重大價值，不然他也不會將它的後代慷慨相送。
然而這只即將名垂青史的白眼果蠅身體卻萬般虛弱，或許摩爾根對此已經從盧茨的實驗中有所了解。他將這只“白眼兒”單獨放在壹只培養瓶中隨身攜帶，晚上睡覺前置於床頭。當時正是摩爾根的第三個孩子問世之時，當他前往醫院看望妻子時，摩爾根夫人的第壹句話就是“白眼兒還好嗎？”。十天以後，這只白眼果蠅在和壹只正常的紅眼雌蠅交配後死去，傳下了1240個後代。這些後代，後來繁衍成壹個大的家系，正是它們建立起了經典遺傳學的宏偉大廈，將染色體、基因及生物基本遺傳模式的混亂認識清掃壹空。
分析子壹代和十天後姊妹交所產生的子二代中的白眼性狀進行統計分析，摩爾根發現白眼性狀的遺傳方式基本符合孟德爾遺傳學說中的分離定律，未見融合遺傳現象，即壹只眼白壹只眼紅，或者半白半紅。事實上子壹代幾乎都是紅眼（但有三只白眼果蠅出現，這件事至今是個謎），子二代中約1/4的後代是白眼果蠅。這個實驗事實，使得摩爾根重新回到了孟德爾遺傳學說的框架中，至少在果蠅身上如此。不過白眼性狀更獨特的是，所有白眼果蠅都是雄性。為了解釋這種奇怪的現象，摩爾根將果蠅進行雜交實驗，得到了白眼雌性果蠅，它和正常雄性果蠅交配後，其子壹代中約壹半都是白眼而且全都是雄性！
事情變得明顯，白眼性狀和決定性別的因子（很快被改名為基因）是關聯在壹起遺傳的，這兩種性狀在遺傳時不符合孟德爾的自由組合定律。很快，這個實驗結果使得摩爾根和威爾遜認識到人類的色盲和血友病的遺傳模式，和果蠅是壹樣的。這或許極大的鼓舞了摩爾根，因為這意味著人類的遺傳模式很可能和果蠅有相似之處，甚至在大原則上是完全壹樣的也未為可知。
盡管摩爾根已經知道，雌性果蠅擁有兩條X染色體，雄性果蠅只有壹條。但他還拿不定主意，將基因放在染色體上。他覺得將壹種假說存在的基礎置於另壹個尚未得到肯定的假說之上是十分冒險的，而且作為壹個博物學家，他清楚的知道某些鳥和飛蛾的遺傳性狀更常出現在雌性上，這似乎說明X染色體與性別決定之間的關系頗有神秘之處。這壹點從其1910年5月投往《美國博物學家》的論文中也可看出，
於是，摩爾根寧可設想壹種非常復雜的解釋，也沒有采納染色體來簡單的解釋這種伴性遺傳的機制，雖然解釋的細節在今日看來，不，就在摩爾根幾年後看來就是完全錯誤的，但在實驗時大膽，解釋實驗現象提出假說時慎重，壹直是摩爾根的秉性。要把染色體和基因關聯在壹起，還需要更多的突變更多的實驗。
變變變更多的突變
如果說這世上真有吉星高照這回事，那麽在隨後的幾個月裏，摩爾根所在的實驗室就是好運發生器，原本罕見的突變現象開始頻頻發生，幾乎每月都能發現壹個新的突變，以至於後來同時代的遺傳學家們感嘆果蠅是摩爾根家的寵物。遺憾的是，由於他當時並未仔細統計突變的頻率，今日我們只能猜測或許是最初摩爾根對果蠅的百般折磨——尤其是放射線照射——並付出千般辛苦後，回報終於到來。
隨白眼突變後，摩爾根的實驗室又得到了粉紅眼色和朱砂眼色突變，其中朱砂眼色突變和白眼突變壹樣是伴性遺傳，而粉紅眼色和白眼這對性狀則完全符合孟德爾自由分離定律。摩爾根開始相信染色體學說很可能是正確的，基因位於染色體上，至於孟德爾遺傳學說，摩爾根則已無懷疑。下壹步就是證明，性狀的遺傳是分組進行的，同組的也即位於同壹條染色體上是連鎖遺傳，而不同組的性狀之間則遵從自由組合定律。
不過在提出這個關鍵假說的時候，摩爾根正面對壹個難題，小翅突變。這也是壹種伴性遺傳突變，按連鎖假說，小翅應該和白眼同屬壹組。也就是說，那些同時攜帶白眼和小翅的雜合體雌性果蠅的子代，應該同時出現或者不出現這兩種突變性狀，但是有很少的壹些後代是白眼正常翅或者正常眼小翅。看起來發生了壹定程度的自由組合，但和正常的自由組合相比，比例明顯不對。1911年下半年，摩爾根受到1909年詹森提出的同源染色體的某些對應片斷可能發生了交換的啟發，提出了同在壹條染色體上的基因，可以發生互換，並且他還認為基因是線性的排列在染色體上的，相距越遠發生互換的可能性越高。這個假說發表在《科學》雜誌上，接下來的任務就是驗證它或者推翻它。而斯圖蒂文特率先想到，可以利用交換發生的頻率作染色體上的基因圖譜，也即基因之間的相對位置關系，他利用已知的幾個突變基因畫了第壹張果蠅的染色體基因連鎖圖譜。
到1912年底，摩爾根和他的助手們，壹***發現了40種果蠅突變。為了快速鑒定每種突變究竟屬於哪壹組，摩爾根將已研究清楚的白眼突變定為第壹組，斑點突變為第二組，橄欖體色突變為第三組，因為這三個突變彼此之間是標準的自由組合關系。在實驗室傳代這三種突變果蠅，將新突變分別與它們雜交，所得子壹代進行姊妹交回交等育種手段，然後仔細統計分析後代的性狀，就可將其歸組。當然，這件事從理論上說起來簡單，做起來就需要培養數以百萬計的果蠅，很快摩爾根就發現其實香蕉汁就可以滿足果蠅的需要，勿需本不昂貴的香蕉。很多哥倫比亞大學的學生都參與進來，將果蠅帶回家進行統計，以至於某個學生的孩子，自豪的給別人說，“我爸爸的工作是給哥倫比亞大學數蒼蠅！”。
到1914年的時候，他們將所有發現的突變都成功的歸到了三組中，也即三個連鎖遺傳群，並且做了詳細的連鎖圖，但麻煩的是果蠅有四對染色體。不過，摩爾根已經非常自信，他預言壹定有第四個連鎖群。果然，繆勒很快就發現了壹種新的突變彎翅，並證實它和三個基本突變間彼此自由組合，到此四個連鎖群都已找到。並且，連鎖群性狀的多少與染色體的大小也有關系，第四連鎖群所在的染色體最小，發現的突變也少得多。
1915年，摩爾根和他的三位助手合著了《孟德爾遺傳機制》壹書。這本專著對果蠅研究作了全面總結，並且這是第壹本嘗試僅使用染色體，來解釋遺傳學問題的書。要知道當時，人們對染色體還所知不多。這本專著徹底奠定了摩爾根在遺傳學研究上的地位，他也由此被譽為20世紀的孟德爾。其後，布裏奇斯又發現了染色體不分離現象，因此子代果蠅中的染色體數將多於或少於普通果蠅，對這些果蠅進行的遺傳學分析，進壹步體現出染色體遺傳學說的威力，這使得少數懷疑染色體遺傳學說的學者也開始承認摩爾根是正確的。此後，摩爾根學派在此基礎上，為解釋各種果蠅中出現的遺傳現象，推論出染色體上某些片斷會出現缺失、重復和倒位等現象。
1933年，在諾貝爾誕辰壹百周年之際，摩爾根獲得諾貝爾生理或醫學獎。在此之前他已經兩次被提名，但該獎項此前壹直只發給醫生或醫學院教授。但是，摩爾根卻委婉的拒絕出席諾貝爾誕辰那天在斯德哥爾摩舉行的盛大宴會，說願意在次年夏天去瑞典，理由是工作正忙無法分身，比如籌建生理學研究中心等事宜。不過，另壹個理由可能更加真實，1933年初，海茨和鮑爾重新發現了果蠅唾液腺中所存在的巨型染色體。此前，摩爾根學派所做壹切有關染色體的推論，現在將面臨真正的考驗，那些巨型染色體上經染色所呈現的無數條紋，將使得曾經的推理和假設，現在可以通過顯微鏡直接觀察到更具體的現象。摩爾根的假說也因此面對嚴峻的考驗，不知是我們的幸運還是摩爾根的幸運，研究最終證明染色體遺傳學說是正確的，而連鎖圖也基本準確。
永恒的果蠅
摩爾根的故事到此已經結束，但果蠅還在飛翔。至今，生物學上最深奧的胚胎發育進程以及神經系統的運作，我們都已從果蠅身上得到諸多啟示。
1983年，Gehring實驗室在研究果蠅胚胎發育時，意外發現了控制體節發育的同源異形基因，都擁有壹高度相似的DNA片斷，他們將之稱為同源盒。隨後的研究發現，這個DNA片斷，在自然界各種生物—包括人—中廣泛存在，序列高度保守，功能相似。這個發現，激起了許多驚奇，我們和果蠅的祖先彼此間在數億年前就已經分道揚鑣，但是在胚胎發育的基礎結構上，我們和它們都仍然使用的是***同祖先傳承的方案。
2005年7月，《細胞》刊登奧地利研究人員Demir 和Dickson的最新研究，他們通過改造果蠅的fruitless基因，使得雄性果蠅成了“同誌”，而雌性果蠅則向同性施展出雄性果蠅才會的求愛方式。
同年7月，果蠅飛進了我國的實驗室，中科院郭建增博士在《科學》上發表文章，在果蠅的學習和記憶能力的研究方面，得到重大發現。他發現，在壹定的時空條件下，讓果蠅同時使用其視覺和嗅覺，則出現學習與記憶的協同雙贏和相互傳遞的現象。2006年2月，我國科學家與國外合作者，在《自然》發表論文，首次證明果蠅中心腦內的某扇形體結構，參與了視覺圖形識別過程。
永恒飛翔的果蠅，究竟還有多少秘密，在等待著人類進壹步的深入探索？