种瓜得瓜，种豆得豆。为什么动物、植物能一代代生生不息繁衍下去？为什么子女长得像父母？现在人们已经搞清了，这一切全是由于细胞内染色体上的小小基因所决定的。
基因是怎样被发现的呢？遗传的奥秘是怎样被揭开的？事情还要从一百多年以前奥地利一个偏僻城市修道院的神父的豌豆实验说起。
孟德尔豌豆实验
1900年，在欧洲的三个不同国家里有三位科学家——荷兰植物学家德弗利斯、德国植物学家科伦斯、奥地利植物学家切尔马克，在总结了他们各自所做的杂交实验后，几乎是同时发现了植物杂交的规律。更巧的是，当他们准备发表自己的论文，去查阅以前的文献资料时，又不约而同的发现，他们的实验结果，与35年前一个叫格里戈尔？约翰？孟德尔的奥地利生物学家的实验结果相同。他们三个人在发表论文时，又做出了同样的选择，把发现的荣誉归于孟德尔，称自己的工作是证实了孟德尔发现的植物杂交的遗传规律。
这件事轰动了科坛，从此，这个被埋没了35年的重大发现才引起了人们的重视。
孟德尔1822年生于奥地利一个贫苦农民的家庭。他从小聪明好学，功课优秀，而且特别爱好园艺。可是由于家庭贫困，交不起学费，他不得不中途辍学，16岁就开始自谋生路。后来，他进入了布尔诺修道院，成了一名神父。1850年，在朋友的资助下，他终于有机会进入著名的维也纳大学深造。从小爱好园艺学的孟德尔，仍然是对植物学最感兴趣，参加了维也纳植物学会。回到布尔诺后，他在一所中学任教，教植物学和数学，同时开始了他的著名的豌豆杂交实验。
早在18世纪中叶，科学家们就开始进行植物的各种杂交实验了，不过那时主要是围绕杂交能否产生新种进行的。随着进化论的确立，这个问题解决了。但是杂种后代的性状为何有遗传又有变异？生物的遗传是否有规律可循？这些问题却无人知晓。孟德尔进行杂交实验，就是想探究其中的规律。
每一种生物有那样多的遗传性状，杂交后传给后代，这些性状的变化更是让人眼花缭乱，如何才能发现其中的规律呢？孟德尔总结了前人的经验和教训，那就是只有找到具有明显、易观察性状的生物做实验材料，才有可能获得成功。为此，他在修道院一块荒地上种了豌豆、菜豆、草莓等植物，还饲养了蜜蜂、小鼠等动物，经过反复比较，他发现豌豆正是他要寻找的理想材料。
孟德尔挑选了22个性状稳定的豌豆品种，让成对性状不同的豌豆杂交：如高茎与矮茎豌豆杂交，红花与白花豌豆杂交……从春到秋，年复一年，他穿梭在豌豆花丛中，精心地进行着各种杂交实验，仔细观察和记录杂种后代的特点。8年中，他一共栽培了5千多株豌豆。
孟德尔不仅是一位出色的植物学家，而且擅长统计学方法。这二者的结合使他很快从独特的角度发现了前人所未能发现的规律。例如，他发现，当高茎豌豆与矮茎豌豆杂交时，所产生的后代全都是高茎的，而让这些后代相互交配培育出来的杂种第二代，高茎与矮茎的比例总是3∶1。其他性状的遗传也符合这一规律。
根据这一实验结果，孟德尔提出植物的每一个性状都是由一对遗传因子控制的，其中一个来自父本，一个来自母本。当形成种细胞也即精子或卵子时，成双的遗传因子分离。当精卵结合，形成新的后代时，又从双亲那里获得控制这个性状的两个遗传因子，这就是分离定律。
孟德尔还提出遗传因子有显性遗传因子和隐性遗传因子。例如代表高茎的遗传因子是显性的，代表矮茎的遗传因子是隐性的，因此杂交产生的第一代后代，全都是高茎的。而它们相互交配生成的杂种第二代中，代表茎高矮的这对遗传因子有四种可能的结合方式：高茎与高茎、高茎与矮茎、矮茎与高茎、矮茎与矮茎，其中前三种结合方式表现出来的都是高茎，只有第四种情况才表现为矮茎，因此高茎与矮茎之比总是3∶1。
孟德尔又进一步研究了两对或多对遗传性状在后代中出现的情况，发现各种遗传因子自由结合的机会均等，总结出了自由组合定律。
1865年2月8日，布尔诺自然科学研究会召开例会，身穿黑色修士长袍的孟德尔走上讲坛，报告了他发现的遗传规律。然而他只赢得了台下有礼貌的掌声，既没人反对，也没人赞同。看来他的理论超出了人们的接受水平。
孟德尔的论文被登在布尔诺自然研究会会刊上，这个会刊与全世界120多个研究机构和高校有交换关系，于是，孟德尔的论文随之被送到了世界各地。不幸的是，它仍然没有遇到一个知音，而被放在书架上，蒙上了一层厚厚的灰尘。
只有孟德尔坚信他的发现与进化论一样有巨大意义，他对他的一位朋友说：“我的时代一定会到来。”
这一天终于来到了，这就是文章一开始讲的那个故事。
孟德尔的发现完全可以与他同时代的达尔文的进化论相媲美，他为现代遗传学奠定了第一块基石。
从遗传因子到基因
孟德尔的遗传定律重新被发现之后，人们自然而然提出了这样的问题：究竟有没有遗传因子这种物质？有的话，它存在于生物体的什么地方？是由什么组成的？细胞学的发展，使人们把遗传因子和染色体挂上了钩。
就在孟德尔的那个时代，借助显微镜的帮助，生物学家们已经发现了细胞，还有细胞的分裂现象。
1879年，德国生物学家弗莱明发现，用苯胺染料可以把细胞核里一种物质染成深色，这种物质被称为染色质，后来人们给它起名为染色体。1882年，弗莱明观察到，当细胞分裂时，染色体聚集成丝状，分成数目相等的两半，并形成两个细胞核。
假如当时孟德尔的研究成果能够出名的话，弗莱明及其继承者很可能会发现染色体与遗传因子有关。可惜当时孟德尔的发现没能引起人们的重视。直到20世纪初，孟德尔的定律重新被发现之后，人们才把染色体与遗传因子联系在一起。
那时，许多生物学家已经注意到，每种生物都有特定数目的染色体，在细胞分裂时，染色体能准确无误地自我复制，人们自然而然想到染色体很可能与遗传的奥秘有关。
1902年，美国哥伦比亚大学著名细胞学家威尔逊的研究生萨顿发现，在显微镜底下看到的染色体的分离与组合行为，与孟德尔遗传定律中的分离组合行为有着惊人的一致。在体细胞中，染色体像遗传因子一样也都是成对存在的。而在精子、卵子中，染色体数目只有体细胞染色体数目的一半。精卵结合，形成受精卵后，染色体又恢复到原来的数目，每对染色体，一半来自父本，一半来自母本。萨顿因此大胆提出，遗传因子就在染色体上。由于染色体的对数远小于遗传特征的数目，因此，他预料一个染色体上可以有好几个遗传因子。
1909年，荷兰遗传学家提出用基因这个术语来代替遗传因子，基因这个词就被生物界沿用下来了。
摩尔根的基因论
萨顿的假说一提出，立即遭到科学界绝大多数人的非议，因为它毕竟是推理，缺乏实验的根据，而当时生物学刚刚从以描述和推理的研究方法为主转入以精确实验为主的阶段。用实验证实染色体与基因关系的是美国生物学家摩尔根，而他一开始也是萨顿和孟德尔学说的怀疑者。
摩尔根的家世与孟德尔相反，他于1866年出生在美国肯塔基州一个名门望族的家庭，从小就受到良好的教育。
1886年，摩尔根考入霍普金斯大学研究院当研究生。他的老师布鲁克斯是一位形态学家，但很有哲学头脑，经常给学生们讲述生物各分支学科的关系，指出遗传学等学科中还有许多尚待研究的问题，对摩尔根的启示很大。摩尔根渐渐对形态学的比较和描述的研究方法感到不满，他更偏爱实验研究。1894年，摩尔根到意大利那不勒斯动物园工作了十多个月。这里汇集了各种学术流派，摩尔根学到了许多有益的东西。回国后，他开始用实验方法代替了过去的比较、描述方法。
1908年，摩尔根开始进行果蝇实验。不过，他并不是为了研究遗传因子，而是对荷兰生物学家德弗里斯提出了突变论感兴趣。德弗里斯证实了植物遗传性状的突变，但还没有研究动物遗传性状的突变。
果蝇是一种苍蝇是类的小昆虫，但比苍蝇小得多。你要是注意观察的话，会发现，夏天它们常常聚集在水果摊上觅食。人们发现，果蝇是进行遗传学研究的理想实验材料，它繁殖快，大约2周就可以生长一代，这样，人们在短时间内就可以观察到它许多世代的遗传情况，更重要的是果蝇只有4对染色体，便于观察研究。
摩尔根的“果蝇遗传实验室”设备很简单，几张旧桌子上摆着几千只培育果蝇的瓶子。有一次，摩尔根偶然发现，在一个培养瓶中出现了一只白眼雄性果蝇，而普通的果蝇都是红眼睛的。这引起了他的好奇心。
摩尔根让白眼雄蝇与红眼雌绳交配，结果生出来的全都是红眼睛的果蝇。他又让这些红眼果蝇相互交配，生出的后代中，又出现了白眼果蝇，而且红眼蝇与白眼蝇的比例总是3∶1，完全符合孟德尔的遗传定律。
事实使摩尔根不得不对孟德尔的学说刮目相看，他从一个对孟德尔学说持怀疑态度的人，变成了一个热衷于孟德尔学说的人。
在果蝇实验中，摩尔根还发现了一个令人奇怪的现象，那就是几乎所有的白眼果蝇都是雄性的，也即白眼的遗传特征总是伴随着雄性个体遗传，这究竟是什么原因呢？摩尔根抓住这一现象穷追不舍，终于用基因和染色体遗传学说成功地解释了伴性遗传现象。
原来，果蝇的4对染色体中，有一对是决定雌雄性别的性染色体，雌果蝇的两条性染色体形态一样，叫XX染色体，雄果蝇的两条性染色体形态不一样，一大一小，叫XY染色体。白眼基因就载在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。当雌雄果蝇交配时，红眼基因与白眼基因组合在一起时，总是表现为红眼，因为红眼基因是显性基因。在子二代中，只有当载有白眼基因的X染色体与Y染色体结合时，由于Y染色体没有它的等位基因，才会表现出白眼来，而X和Y染色体结合，出来的都是雄果蝇。
摩尔根和他的学生发现，还有一些遗传性状也像这样总是在一起遗传，他们把这种现象叫做基因连锁。而基因连锁群的数目，恰恰与染色体的数目相同。如果蝇有4对染色体，它的基因连锁群正好有4个。这就表明，这些基因位于同一条染色体上，就像坐在同一辆车上的旅客总是一起旅行一样，几个基因位于同一染色体上时，它们决定的性状总是一起遗传，只有位于不同染色体上的基因才可以自由结合，这就是摩尔根发现的基因连锁定律。
摩尔根是一位具有民主作风的科学家。他招收了几个热情、有才华的大学生到他的实验室工作，果蝇室充满了民主的学术空气，从而使新思想、新成果不断出现。摩尔根的学生斯特蒂文特发现，基因连锁群并不是铁板一块，有时也会被打乱，这是因为精卵结合时，染色体可能会发生断裂和部分交换，两个基因在染色体上的距离越远，交换的频率也就越大。这就是遗传学的交换定律。根据遗传特性的相互关系和不同基因的交换率，可以推断出各种基因在染色体上的排列位置。据此，他们成功地绘出了果蝇的基因排列图。这也是世界上第一张基因在染色体上的排列图。
1915年，摩尔根和他的学生出版了《孟德尔遗传的原理》，1919年出版了《遗传的物质基础》，1926年出版了《基因论》。
由于摩尔根首次用实验揭示了基因与染色体的关系，建立了比较系统的染色体和基因理论，大大丰富和发展了孟德尔开创的现代遗传学，他于1933年获得诺贝尔生理学和医学奖。
基因之谜
摩尔根虽然证明了染色体是基因的载体，然而染色体究竟是由什么物质组成的？基因的化学构成是什么？基因何以能传递遗传信息？仍然是一个谜。
正像物理学家和化学家们假设了看不见的原子和电子一样，生物学家们也假设了看不见的基因。随着科学技术的发展，物理学家和化学家找到了原子、电子，生物学经过前赴后继的努力，也找到了基因的实体，那就是脱氧核糖核酸。
核酸是怎样发现的呢？
1869年，瑞士化学家米歇尔从脓细胞中分离出一种含有氮和磷的物质，这种物质的性质完全不同于蛋白质。由于细胞核主要是由这种物质组成的，因此，他称之为核素。后来，人们发现这种物质是一种强酸，就改称为核酸。
德国生化学家科塞尔第一个系统地研究了核酸的分子结构，发现了核酸中有四种不同的碱基，还有磷酸与戊糖。他的学生列文和琼斯又进一步发现，戊糖有脱氧核糖和核糖两种，两者在结构上仅差一个氧原子，据此，将核酸分为两大类：脱氧核糖核酸和核糖核酸，即DNA和RNA。
虽然人们发现细胞核主要是由核酸组成的，但是，当时人们都误认为核酸是由四种核苷酸组成的单调均匀的大分子，因此，许多生物学家不相信核酸会是千变万化的基因的载体，而把目光投向了细胞中的另一种物质——蛋白质。
