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孟德尔和遗传规律

  孟德尔于1822年7月22日出生在奥地利的一个农庄里,他虽然从小聪明好学,成绩突出,但因缴不起学费而经常食不果腹,最后为生计所迫,只好进了修道院。

  青年时代的孟德尔对研究大自然着了迷。进入修道院之后,他一面攻读宗教课程,一面进行植物实验。他用豌豆作实验,使圆形豌豆和皱皮豌豆杂交,共在70棵豌豆上做了287次人工授粉。但,第一年所收获的却都是圆形豌豆,连一粒皱皮豌豆也没有。其他的实验也是如此,把长茎的与短茎的杂交,长出来的都是长茎的,黄色的和绿色的杂交,长出来都是绿色的,另外的那种特征则完全消失了。而,第二年,当他把这种杂种豌豆再种下去时,得到的却既有圆粒豌豆,又有皱皮豌豆,并排长在一起。在收获的7324粒豌豆中,5474粒是圆的,1850粒是皱皮的,比例接近于1/3。其他的实验也是如此,比例是3粒黄的,1粒绿的,3粒高的,1粒矮的。为什么表面完全相同的豌豆会长出这样不同的后代呢?孟德尔从这个问题着手解决存在已久的遗传之谜。他首先想到,那些表面上看来完全一样的杂交种子内含实际上是不一样的,有些特征是明显的称显性特征“A”,而表面上是看不出来的则称隐性特征“a”。若每个特征是一单独的遗传因素,那么A与a相结合,只能形成1个单位,即Aa,于是第1年只能得到一种种子。但到第二年,当使Aa再与Aa相结合时,就能形成3个不同的组合,即AA、Aa、aa。因此,1对杂种会产生3种后代,2对杂种会产生9种后代,3对杂种则会产生27种后代,以立方乘积扩大,很快就会达到天文数字。

  与此同时,达尔文在自己的实验中也发现,遗传特征在杂种后代中出现的比例是3∶1,但他不知道自己的结果有如何重要。而孟德尔却清楚地意识到了这一点,他当时没有显微技术来观察豌豆内部的结构,因而还无法证实一定会存在遗传物质,但他得出的实验结果又无法用其他方法来解释。因此他拟定了下述定律:1. 遗传是经由很多独立的、可以继承的物质单位传给后代;2. 如果父母双方的遗传因素相同,他们的后代会保留永远不变的特征。如果父母双方的遗传因素不同,他们的后代就会是杂种,杂种后代形成自己的生殖细胞时,两种不同的遗传单位会再“释放”自己,自由结合;3. 这些遗传单位和生物体内其他单位的长期结合,对它们毫无影响,它们可以从任何组合中明显出现,像形成组合时一样。

  起先,孟德尔认为,这些只是一些假设,尚需进一步试验来加以证实。于是他便将AaBb这个表面上看来是圆形黄色的杂种豌豆与它的亲本AABB(圆形黄色豌豆)杂交,假使上述理论正确,长出的豌豆就会有4个组合,即AABb,AaBB,AaBb和AABB,且只能有4个。结果是,在他最终收获的110粒杂交豌豆中,31粒圆形黄色(AaBb),26粒圆形绿色(Aabb),27粒皱应黄色(aaBb)和26粒皱皮绿色(aabb),除少数变异外,其比例正好是1∶1∶1∶1。这样,经过8年的复杂试验,孟德尔终于弄清了,遗传是有规律的,而且看来是由某种遗传单位将遗传信息一代代地传递下去的。而且可以准确地预测出各种遗传因素互相组合的比例。

  令人遗憾的是,当时并没有人认识到这项发现就是遗传规律,甚至他自己!因此,1884年1月6日,这位杰出人物以德高望重的修道院院长身份与世长辞,而非伟大的科学家。

  直到1900年3月24日,当一位荷兰植物学家向德国植物学协会宣读一篇论文时,虽然他也在自己的研究中得出了同样的结论,但却真诚地将科学史上一项最重大的发现完全归功于最初取得此项成就的孟德尔。同年4月24日,一位德国科学家向德国植物协会表示,他也与孟德尔得出了同样的结论,而这项殊荣当然应归于孟德尔。同年6月24日,一位奥地利科学家向德国植物协会宣称,他在看到孟德尔的著作之前,也认为自己做出了新的发现。就这样,由一位荷兰科学家、一位德国科学家、一位奥地利科学家共同肯定的孟德尔的著作引起了全世界的极大关注。全世界第一次真正懂得了近在眼前而又历史悠久的奥秘,即生物的特点和形状是怎样从上一代遗传给下一代的。进化论终于建立了它的基础。

  另外,孟德尔还将数学与生物学有机地联系了起来,引起了人们广泛的兴趣。

 

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