20世紀(jì)初，孟德爾的遺傳定律被重新發(fā)現(xiàn)以后，遺傳與細(xì)胞染色體的研究結(jié)合起來，獲得了強(qiáng)大的生命力。同時(shí)，由于美國(guó)生物學(xué)家摩爾根對(duì)果蠅的研究，在遺傳因子和染色體的關(guān)系方面取得突破性的進(jìn)展。他把孟德爾的遺傳因子理論和染色體研究結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)染色體就是遺傳因子載體。摩爾根用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)的方法，給遺傳學(xué)奠定了扎實(shí)可靠的基礎(chǔ)。
摩爾根為了探索生物界遺傳現(xiàn)象的本質(zhì)，揭示遺傳的奧秘，和他的實(shí)驗(yàn)對(duì)象——果蠅打了一輩子交道。直至生命的最后時(shí)刻，他和他的夫人還一直擺弄著果蠅。他的研究使生物學(xué)由過去強(qiáng)調(diào)形態(tài)描述而轉(zhuǎn)向現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)的、定量的研究。1933年，摩爾根以創(chuàng)立基因?qū)W說而獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)金。
1866年，正是孟德爾把自己的研究成果寫成論文發(fā)表之際，摩爾根卻剛好在9月25日出生在美國(guó)的肯塔基州的一名外交官員家庭。他的父親擔(dān)任過駐外領(lǐng)事。
摩爾根自幼對(duì)博物學(xué)很感興趣。他少年時(shí)便喜歡游歷山區(qū)和鄉(xiāng)村，他利用夏天訪問母親家鄉(xiāng)的機(jī)會(huì)，采集了不少化石。他還跟隨美國(guó)地質(zhì)考察隊(duì)在家鄉(xiāng)的山區(qū)工作過兩個(gè)夏天。他曾經(jīng)到波士頓自然歷史學(xué)會(huì)的海洋生物站過了個(gè)夏天，進(jìn)行海洋生物的實(shí)驗(yàn)研究。他在青少年時(shí)代就表現(xiàn)了鮮明的個(gè)性，喜歡大自然，對(duì)動(dòng)植物有強(qiáng)烈的興趣和無(wú)限的好奇心。正是這種興趣和好奇心驅(qū)使他在艱巨的科學(xué)研究工作中獲得無(wú)窮樂趣。
1886年，摩爾根在一個(gè)朋友的勸告下，考入霍普金斯大學(xué)的研究院做研究生。在導(dǎo)師布魯克斯指導(dǎo)下，摩爾根主要從事形態(tài)學(xué)的研究。布魯克斯是個(gè)心胸開闊、有哲學(xué)頭腦的導(dǎo)師。他給學(xué)生們闡明生物學(xué)內(nèi)部各分支學(xué)科之間的相互關(guān)系，并且指出遺傳學(xué)上還存在著大量問題有待研究。不過，布魯克斯想把摩爾根培養(yǎng)成形態(tài)學(xué)家。當(dāng)時(shí)，形態(tài)學(xué)主要靠比較生物在解剖學(xué)、胚胎學(xué)和細(xì)胞學(xué)等方面的特點(diǎn)，來尋找生物的進(jìn)化順序。
1890年，摩爾根獲霍普金斯大學(xué)博士學(xué)位。從1894年到1895年，他曾在意大利的那不勒斯動(dòng)物園工作了10個(gè)多月。后在費(fèi)城布林馬爾學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)、加利福尼亞理工學(xué)院、科洛納德爾馬爾海洋生物研究所、伍茲霍爾海洋生物研究室工作。他研究胚胎發(fā)育，跟19、20世紀(jì)之交的許多學(xué)者一樣，對(duì)自然選擇說產(chǎn)生懷疑，因無(wú)法付諸實(shí)驗(yàn)，他還認(rèn)為孟德爾主義和染色體理論近乎預(yù)成論，對(duì)之大加抨擊。
20世紀(jì)初，摩爾根開始研究遺傳學(xué)。1908年，他選擇果蠅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。果蠅比豌豆和其他動(dòng)植物有許多優(yōu)點(diǎn)，它有幾十個(gè)容易觀察的特征，有著較簡(jiǎn)單的染色體——每個(gè)細(xì)胞中只有4對(duì)染色體，繁殖快，容易培養(yǎng)。摩爾根用放射性射線照射果蠅，希望出現(xiàn)突變。果然，果蠅經(jīng)過照射以后，一群紅眼果蠅中出現(xiàn)了一只白眼雄果蠅。用這只白眼雄果蠅和其他紅眼果蠅交配，繼續(xù)繁殖，他發(fā)現(xiàn)后代中所出現(xiàn)的白眼果蠅全是雄的。因此他認(rèn)識(shí)到，決定白眼的遺傳因子和決定性別的因素是相互聯(lián)系遺傳的。以前，在對(duì)染色體的研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，決定性別的因素是雄性精子中的染色體。這樣，自然就得出遺傳因子是在染色體的推論，并采用丹麥植物學(xué)家所創(chuàng)的“基因”一詞。從此相信孟德爾染色體學(xué)說。他與學(xué)生A·斯特蒂文特、C·布里奇、H·馬勒等人合作研究，建立了內(nèi)容廣泛的遺傳理論，證明基因呈直線排列，每個(gè)基因在其中有特定位置，并可描繪成圖，后又證明這個(gè)圖可與染色體相對(duì)應(yīng)。
1915年摩爾根與人合作，發(fā)表了《孟德爾遺傳機(jī)理》一書，總結(jié)了對(duì)果蠅的研究結(jié)果，用大量確鑿的實(shí)驗(yàn)資料證明染色體是遺傳因子的載體，并且借助數(shù)學(xué)方法，精確確定遺傳因子在染色體上的具體排列位置，給染色體—遺傳因子理論奠定了可靠的基礎(chǔ)。從此，遺傳學(xué)中定性描述逐漸附屬于定量實(shí)驗(yàn)的方法。
1916年摩爾根發(fā)表了《進(jìn)化論評(píng)論》(1925年改名《進(jìn)化論和遺傳學(xué)》)。他認(rèn)為孟德爾的遺傳理論是解釋達(dá)爾文自然選擇的根據(jù)，孟德爾的遺傳變異比達(dá)爾文所提的緩變要明顯不連續(xù)，孟德爾的變異用確定形式被遺傳并且服從選擇的效果。摩爾根認(rèn)為他自己發(fā)展和充實(shí)了孟德爾理論，用這個(gè)理論補(bǔ)充了達(dá)爾文進(jìn)化論中留下的空白。
1917年摩爾根開始把遺傳因子叫基因。1928年，他在名著《基因論》一書里堅(jiān)特染色體是基因的載體，提出了基因是否屬于有機(jī)分子一級(jí)的問題。摩爾根的學(xué)說在許多國(guó)家都有廣泛的影響。
染色體一基因理論給通過雜交等方法培育動(dòng)植物良種指明了方向，提供了理論根據(jù)。它給醫(yī)學(xué)上預(yù)防和治療遺傳性疾病開辟了道路，也給分子生物學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展準(zhǔn)備了條件。基因?qū)W說的創(chuàng)立，標(biāo)志著遺傳學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。