THOMAS HUNT MORGAN: TIỂU SỬ, LÝ THUYẾT NHIỄM SẮC THỂ, THÍ NGHIỆM - ARTE - 2024

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) là nhà khoa học người Mỹ chuyên nghiên cứu về gen. Sinh tháng 9 năm 1866, đóng góp lớn nhất của ông là chứng minh tính xác thực của lý thuyết nhiễm sắc thể của gen do Sutton và Boveri phát triển. Công trình của ông đã chứng minh rằng các nhiễm sắc thể giới tính tồn tại, cũng như cái gọi là "di truyền liên kết giới tính".

Để xác nhận lý thuyết này, nhà di truyền học đã tiến hành một số thí nghiệm với ruồi giấm (Drosophila melanogaster). Mục đích chính của ông là xem liệu lý thuyết của Gregor Mendel có đúng không và liệu chúng có thể áp dụng cho động vật hay không.

Thomas Hunt Morgan - Nguồn: Carl A. Gist / Public domain

Morgan, người đã có một tuổi thơ và tuổi trẻ khó khăn, đã sớm tỏ ra yêu thích khoa học, đặc biệt là lịch sử tự nhiên. Trong sự nghiệp chuyên nghiệp của mình, ông đã tham gia vào một số cuộc tranh luận khoa học nóng bỏng nhất thời bấy giờ, từ lý thuyết của Darwin đến sự hình thành phôi thai.

Ngay cả khi nghỉ hưu, Morgan vẫn tiếp tục nghiên cứu các chủ đề khác nhau. Sau khi ông qua đời, Hiệp hội Di truyền học Hoa Kỳ đã thành lập một giải thưởng hàng năm để vinh danh ông công nhận công trình nghiên cứu quan trọng nhất về chủ đề này: Huy chương Thomas Hunt Morgan.

Tiểu sử

Thomas Hunt Morgan sinh ngày 25/9/1866 tại Lexington, Kentucky (Mỹ). Theo một số người viết tiểu sử của ông, Thomas thời trẻ đã có một tuổi trẻ rất khó khăn.

Học

Khi Thomas 16 tuổi, anh bắt đầu theo học tại State College of Kentucky, bây giờ là một trường đại học của bang. Việc đào tạo của ông trong thời kỳ này tập trung vào khoa học, đặc biệt là lịch sử tự nhiên. Trong thời gian nghỉ phép, ông làm việc cho Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ.

Năm 1866, Morgan kết thúc giai đoạn học tập này với bằng Cử nhân Khoa học. Cùng năm đó, vào mùa hè, anh chuyển đến Massachusetts để theo học Trường Sinh học. Chính tại trung tâm này, thuộc Đại học John Hopkins, ông bắt đầu tỏ ra quan tâm đến động vật học.

Trong hai năm tiếp theo Morgan đã xuất bản một số tác phẩm. Trí thông minh của anh cho phép anh được chọn để nhận bằng thạc sĩ khoa học tại trung tâm Kentucky cũ của anh, State College. Ông cũng đề nghị anh ta một vị trí giảng dạy. Tuy nhiên, Morgan thích ở lại John Hopkins hơn.

Morgan trẻ đã làm luận án của mình về phôi học của nhện biển. Tác phẩm này, được xuất bản, đã mang lại cho ông bằng tiến sĩ vào năm 1890.

Nhà khoa học đã sử dụng số tiền thu được từ việc xuất bản luận án của mình để thực hiện một chuyến đi đến vùng Caribê và châu Âu. Trong cùng thời gian, ông tiếp tục điều tra các đối tượng động vật học khác nhau.

Nghề nghiệp

Cùng năm Morgan lấy bằng tiến sĩ, ông nhận được đề nghị làm giáo viên hình thái học tại Trường Bryn Mawr, một trung tâm kết nghĩa với John Hopkins. Công việc của anh là thuyết trình năm ngày một tuần, hai lần một ngày. Điều này khiến anh có rất ít thời gian để nghiên cứu, một hoạt động mà anh muốn tập trung vào.

Chuyến đi đến Châu Âu

Cơ hội nghiên cứu đó đến với ông vào năm 1894, khi ông chuyển đến Naples để thực hiện một loạt nghiên cứu về phôi sinh học của ctenophores, một dạng sống có kích thước gần như siêu nhỏ.

Tại thành phố Ý, ông đã tiếp xúc với các nhà khoa học Đức. Những điều này giải thích cho ông những lý thuyết mới về cơ chế phát triển, được cho là đã vượt qua những lý thuyết có hiệu lực vào thế kỷ 19.

Một trong những cuộc tranh luận khoa học thời đó tập trung vào sự phát triển của phôi thai. Một trong những giả thuyết cho rằng vật chất di truyền được phân chia giữa các tế bào phôi và sau này chúng trở thành các bộ phận cụ thể của cơ thể.

Tuy nhiên, các chuyên gia khác cho rằng sự phát triển là do các yếu tố biểu sinh gây ra. Morgan ủng hộ giả thuyết thứ hai này.

Đại học Columbia

Sau khi Morgan trở lại Bryn Mawr, vào năm 1895, ông bắt đầu làm việc toàn thời gian. Tình trạng này kéo dài cho đến năm 1904, khi ông nhận được đề nghị gia nhập Đại học Columbia với tư cách là một nhà nghiên cứu, mà không cần phải giảng dạy.

Morgan, người năm trước đã xuất bản sự Tiến hóa và Thích nghi, trong đó ông đã trái ngược với một số luận điểm của Darwin về cơ chế lựa chọn quốc gia, đã chấp nhận lời đề nghị.

Vài năm sau, vào năm 1908, Morgan bắt đầu thử nghiệm của mình với ruồi giấm. Sử dụng hóa học và phóng xạ, ông đã gây ra đột biến trong một số mẫu vật. Kết quả xác nhận lý thuyết được thiết lập bởi Sutton và Boveri.

Khi kết thúc công việc của mình với ruồi giấm, nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu về phôi thai học. Ngoài ra, ông cũng tìm hiểu xem gen di truyền như thế nào.

Năm 1915, ông tham gia vào một cuộc tranh luận khoa học mới đang phát triển: thuyết ưu sinh và bảo vệ chủ nghĩa phân biệt chủng tộc khỏi khoa học. Morgan đã chống lại những ý tưởng này.

Những năm trước

Nhiều năm sau, vào năm 1928, Morgan tiếp quản khoa sinh học tại Viện Công nghệ California. Ở vị trí mới này, ông đã thực hiện các nghiên cứu về di truyền, sinh lý học, tiến hóa, phôi học hoặc lý sinh.

Morgan vẫn làm việc trong tổ chức đó cho đến năm 1942, năm mà ông nghỉ hưu. Tuy nhiên, ông vẫn giữ vị trí giáo sư danh dự và hơn nữa vẫn tiếp tục nghiên cứu trong một số lĩnh vực.

Thomas Hunt Morgan qua đời vì một cơn đau tim vào ngày 4 tháng 12 năm 1945, hưởng thọ 79 tuổi.

Thuyết di truyền nhiễm sắc thể

Mặc dù lý thuyết di truyền nhiễm sắc thể không phải là công trình của Morgan, nhưng chính các nghiên cứu của ông đã xác nhận định đề của ông.

Boveri và Sutton

Các tác giả của lý thuyết là Theodor Boveri và Walter Sutton. Hai nhà nghiên cứu, làm việc riêng rẽ, đã đưa ra kết luận giống nhau vào năm 1902.

Tuy nhiên, lý thuyết gặp phải sự phản đối đáng kể của cộng đồng khoa học. Sự chấp nhận đến vào năm 1915, khi Thomas Hunt Morgan tiến hành các thí nghiệm chứng minh Sutton và Boveri đúng.

Học thuyết

Tóm lại, thuyết di truyền nhiễm sắc thể nói rằng các gen nằm ở những vị trí cụ thể ở mặt trong của nhiễm sắc thể. Hành vi của chúng trong quá trình meiosis (một trong những hình thức sinh sản của tế bào) giải thích quy luật di truyền của Mendel.

Các tác giả của lý thuyết đã phân tích các gen, tức là những đoạn DNA có chứa các yếu tố di truyền. Trước những nghiên cứu này, người ta đã có thể chứng minh sự tồn tại của nhiễm sắc thể và chúng tái tạo trong quá trình phân chia tế bào. Tuy nhiên, nhờ Boveri và Sutton, nhiều chi tiết khác được đưa ra ánh sáng.

Trong số những điều khác, họ phát hiện ra rằng các nhiễm sắc thể đi theo các cặp tương đồng, một từ mẹ và một từ cha. Do đó, mỗi giao tử đóng góp một nửa vật chất di truyền cho người.

Lý thuyết tăng cường hiểu biết về lý do tại sao một số khía cạnh được kế thừa và những khía cạnh khác thì không. Vì vậy, chẳng hạn, người ta biết rằng một nhiễm sắc thể chứa thông tin về giới tính khác nhau, trong khi nhiễm sắc thể khác cung cấp thông tin về màu sắc của mắt. Sự độc lập của mỗi đặc điểm có nghĩa là một số được truyền và một số khác thì không.

Xác nhận Morgan

Như đã lưu ý, lý thuyết nhiễm sắc thể lúc đầu không được chấp nhận. Morgan, với các thí nghiệm của mình với ruồi giấm, đã có thể cung cấp bằng chứng cần thiết để chứng minh tính xác thực của nó.

Morgan lưu ý rằng khi meiosis xảy ra, có những cặp nhiễm sắc thể có thể trao đổi một số đoạn tương đương với nhau. Do đó, các đoạn DNA đã được trao đổi và do đó, cái gọi là tái tổ hợp di truyền đã diễn ra.

Các thử nghiệm được thực hiện

EB Wilson, giám đốc khoa động vật học tại Đại học Columbia, đã thuyết phục người bạn của mình là Thomas Hunt Morgan vào năm 1904 để đảm nhận một vị trí mới được tạo ra và thực hiện động vật học thực nghiệm.

Lập luận của Wilson là cần phải hiểu sự di truyền gen xảy ra như thế nào để hiểu được sự phát triển của một cá thể hoàn chỉnh.

Morgan chấp nhận lời đề nghị và bắt đầu thử nghiệm với chuột và chuột. Tuy nhiên, các đặc điểm của những con vật này không đầy đủ. Thay vào đó, nhà khoa học đã chọn Drosophlia melanogaster, loài ruồi giấm.

Ưu điểm của loài côn trùng này rất nhiều: kích thước nhỏ, cho phép nuôi hàng nghìn con trong phòng thí nghiệm; khả năng sinh sản của nó quanh năm; và khả năng sinh sản khổng lồ của nó. Ngoài ra, rất dễ phân biệt giữa con đực và con cái và sự phát triển phôi thai của chúng diễn ra bên ngoài. Sau này tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu các đột biến.

Lý do cuối cùng để chọn ruồi giấm là sự đơn giản của nó - nó chỉ có 4 cặp nhiễm sắc thể.

Morgan bắt đầu thử nghiệm của mình vào năm 1907. Ban đầu, ông chỉ định duy trì đàn ruồi trong vài thế hệ, cho đến khi một đột biến xảy ra. Tuy nhiên, hai năm sau đó không có kết quả.

Mắt trắng

Năm 1909, sau hai năm làm việc, nỗ lực của Morgan và nhóm của ông đã được đền đáp. Nhà khoa học quan sát thấy một trong những con ruồi trong phòng thí nghiệm bị đột biến kỳ lạ mà ông gọi là "mắt trắng" vì mắt của nó có màu đó thay vì màu hơi đỏ đặc trưng của loài.

Con côn trùng này là con đực và Morgan đã sử dụng nó để thụ tinh cho một số con cái. Mục đích của nó là để kiểm tra xem liệu đột biến có được truyền sang các thế hệ mới hay không. Tuy nhiên, tất cả con cái đều đỏ mắt.

Điều này khiến Morgan nghĩ rằng điều gì đó kỳ lạ đã xảy ra. Bước tiếp theo của ông là vượt qua một vài con ruồi con để xem điều gì sẽ xảy ra. Vào dịp này, trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, một số mẫu vật thu được có đôi mắt trắng của "ông nội" của chúng. Với kết quả này, Morgan đã cố gắng giải thích những gì đã xảy ra.

Thừa kế liên kết giới tính

Kết quả của cuộc điều tra khiến Morgan đưa ra giả thuyết rằng di truyền có liên quan đến giới tính. Như vậy, nhà khoa học khẳng định có những ký tự liên kết với nhiễm sắc thể X của mẹ.

Sau đó, Morgan tìm thấy các đặc điểm khác được di truyền theo cách tương tự, xác nhận lý thuyết của ông. Sau đó, ông bắt đầu sử dụng từ gen hoặc các gen để mô tả các yếu tố được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác dọc theo nhiễm sắc thể X.

Đối với Morgan, tất cả những gen đó đều là một phần của nhiễm sắc thể. Những điều này cùng nhau đã định hình sự di truyền gen của cá thể và loài.

Đóng góp khác

Thomas H.Morgan tiếp tục làm việc với các nhiễm sắc thể để cố gắng hiểu rõ hơn cách thức di truyền gen xảy ra. Để làm điều này, ông đã vẽ bản đồ nhiễm sắc thể tuyến tính, với mỗi gen ở một vị trí cụ thể. Điều này kết thúc cho thấy rằng các gen chịu trách nhiệm truyền các đặc điểm được xếp thành hàng trong mỗi nhiễm sắc thể.

Nghiên cứu này được trình bày trong một cuốn sách đã trở thành tài liệu tham khảo cho di truyền học hiện đại: Cơ chế di truyền Mendel.

Lý thuyết gen

Năm 1926, Morgan trình bày lý thuyết của mình về gen. Điều này khẳng định rằng các gen được liên kết trong các nhóm chuỗi khác nhau. Các alen (các cặp gen liên quan đến cùng một đặc tính di truyền) luôn được trao đổi hoặc lai trong cùng một nhóm. Khám phá này đã mang về cho ông giải Nobel Sinh lý và Y học năm 1933.

Người giới thiệu

1. EcuRed. Thomas Hunt Morgan. Thu được từ ecured.cu
2. Học viện Khan. Cơ sở di truyền nhiễm sắc thể. Lấy từ es.khanacademy.org
3. Reyes của ai, Arturo. Thomas Morgan. Có được từ những đổi mới.pe
4. Trung tâm Học tập DNA, Phòng thí nghiệm Cảng Cold Spring. Thomas Hunt Morgan (1866-1945). Lấy từ dnaftb.org
5. Giải nobel. Thomas H. Morgan. Lấy từ nobelprize.org
6. Giáo dục Tự nhiên. Thomas Hunt Morgan: Nhà khoa học ruồi giấm. Lấy từ nature.com
7. Allen, Garland Edwards. Thomas Hunt Morgan. Lấy từ britannica.com