孟德爾：現代遺傳學的奠基者 

央視國際 (2004年07月06日 10:53)

　　1822年，即拿破侖死後第二年，孟德爾生於當時奧地利西裏西亞德語區一個貧窮的農民家庭。他幼年名叫約翰孟德爾，是家中五個孩子中惟一的男孩。他的故鄉素有“多瑙河之花”的美稱，村裏人都愛好園藝。一個叫施賴伯的人曾在他的故鄉開辦果樹訓練班，指導當地居民培植和嫁接不同的植物品種。孟德爾的超群智力給他留下深刻印象。他説服孟德爾的父母送這個男孩進入更好的學校繼續其學業。1833年，孟德爾進入一所中學。1840年，考入一所哲學學院。在大學中，他幾乎身無分文，不得不經常為求學的資金而奔波。1843年，大學畢業後，21歲的他進入了修道院，不是由於受到上帝的感召，而是由於他感到“被迫走上生活的第一站，而這樣便能解除他為生存而做的艱苦鬥爭”。因此，對於孟德爾來説，“環境決定了他職業的選擇”。

　　1849年他獲得一個擔任中學教師的機會。但在1850年的教師資格考試中，他的成績很慘。為了“起碼能勝任一個初級學校教師的工作”，他所在的修道院根據一項教育令把他派到維也納大學，希望他能得到一張正式的教師文憑。

　　就這樣，孟德爾被准許在維也納大學學習，度過了從1851到1853年的四個學期。在此期間，他學習了物理學、化學、動物學、昆蟲學、植物學、古生物學和數學。同時，他還受到傑出科學家們的影響，如多普勒，孟德爾為他當物理學演示助手；又如依汀豪生，他是一位數學家和物理學家；還有恩格爾，他是細胞理論發展中的一位重要人物，但是由於否定植物物種的穩定性而受到教士們的攻擊。孟德爾也許從他那裏學到了把細胞看做為動植物有機體結構的觀點。恩格爾是孟德爾有史以來遇到的最好的生物學家。他對遺傳的看法具體而實際：遺傳規律不是用精神本質決定的，也不是由生命力決定的，而是通過真實的事實來決定的。孟德爾在這方面也受到了恩格爾的很大影響。

　　1953年，已經31歲的孟德爾重新回到布爾諾的修道院。同時有機會在布爾諾一所剛創建的技術學校教課。大約從這時起，孟德爾決定把他的一生貢獻給生物學方面的具體實驗。

　　1854年夏天，孟德爾開始用三十四個豌豆株係進行他的工作。1855年，繼續試驗它們在傳遞特性性狀時的不變性。1856年，他開始了著名的一系列試驗，八年試驗的結果是産生了那篇在1865年“布隆自然歷史學會”上宣讀的論文。這篇論文1866年發表于該會的會議錄上。就是這篇當時被完全忽視而日後被發掘出來的論文奠定了孟德爾遺傳學史上的地位。

　　1868年，孟德爾被選為修道院院長，他的管理工作剝奪了他從事科學研究的時間和精力。在孟德爾的同代人眼中，這個有教養的老修士似乎是在用一些愚蠢的、但卻也無害的方法來消磨時間。1884年6月6日，孟德爾死於慢性腎臟疾病。他的後繼者燒燬了他的私人文件。因此我們幾乎沒有關於孟德爾的原始資料或靈感的直接知識。

　　下面，我們就轉到這位被看做有些古怪的人所從事的古怪研究上來吧。

　　孟德爾先是收集了34個各自具有易於識別的形態特性的豌豆品係。為了保證這些品係的獨有特性是穩定不變的（即是説每個品係自交繁殖的後代具有一致的特性），他把這些品係先種植了兩年，最終挑選出22個有明顯差異的純種豌豆植株品係。

	不同的豌豆

　　在挑選出純種豌豆後，孟德爾用它們進行雜交，例如把長得高的同長得矮的雜交，把豆粒圓的同皺的雜交，把結白豌豆的植株同結灰褐色豌豆的植株雜交，把沿豌豆藤從下到上開花的植株同只是頂端開花的植株雜交。他的實驗目的就是通過這種雜交，“觀察每一對性狀的變化情況，推導出控制這些性狀在雜交後代中逐代出現的規律”。

　　八年時間中，孟德爾一共研究了28000株植物，其中有12835株是經過“仔細修飾”的。通過這些實驗，孟德爾獲得了大量的實驗數據。

　　他發現如果把僅有一對性狀的品係進行雜交，第一代雜種（F1）只出現親本一方的性狀。比如光滑的圓豆粒與皺的粗糙豆粒雜交，結果得到的完全是光滑的圓豆粒。如果讓F1代自交，那麼在得到的雜交第二代（F2）中就出現了兩種情況：既有光滑的圓豆粒，也有粗糙的皺豆粒。他的一次實驗結果是：5474個光滑種子，1850個粗糙種子。兩者的比例約為2.96:1。這只是孟德爾所研究的豌豆一種性狀的實驗結果。孟德爾一共研究了七種性狀。孟德爾關於F2代的試驗結果如下表：

　　可以發現，所有的實驗都有相似的結果。在F1代只出現一種性狀，而在F2代中親本雙方的性狀都將出現，而且在F1代中出現過的性狀與F1代中未出現過的性狀之比例接近3：1。

　　孟德爾的實驗並沒有只停留在F2代上，某些實驗繼續了五代或六代。但在所有實驗中，雜交種都産生3：1的比例。正是通過這些試驗，孟德爾創立了著名的3：1比例。但如何解釋這樣的實驗結果呢？

　　孟德爾引入了孟德爾因子。他假定豌豆的每個性狀都有一對因子所控制。如對於純種的光滑圓豌豆，可以假定它由一對RR因子決定；對於純種的粗糙皺豌豆，假定它由一對rr因子決定。對於雜交一代來説，是從親本中各獲取一個因子，於是得到Rr。由於性狀只是出現圓豆粒，因此就把這種F1中出現的性狀稱為顯性性狀，而F1中未出現的性狀稱為隱性性狀。相應的，決定顯性性狀的因子稱為顯性因子，而決定隱性性狀的因子稱為隱性因子。而對於具有Rr因子的F1代而言，進行自交的結果就會出現四種結果：RR、Rr、Rr、rr。或者簡單記作：RR＋2Rr＋rr。結合上顯性、隱性，顯然恰好會出現顯性性狀與隱性性狀之比為3：1的結果。並且“雜種的後代，代代都發生分離，比例為2（雜）：1（穩定類型）：1（穩足類型）…”

　　於是，在孟德爾因子的假定下，實驗結果得到了完美的解釋。

　　以上只是單變化因子的實驗。如果是多變化因子又如何呢？孟德爾對此也做了一些實驗與研究。他做過兩個雙變化因子雜交和一個三變化因子雜交試驗。結果與他根據上述理論的預測非常吻合。各種實驗證明了他的理論假定是正確的。他已經解開了遺傳之謎，得到了遺傳的重要規律。對孟德爾的發現，後人歸納為兩條定律： （1）分離律：基因不融合，而是各自分開；如果雙親都是雜種，後代以3顯性：1隱性的比例分離；（2）自由組合律：每對基因自由組合或分離，而不受其他基因的影響。

	孟德爾的豌豆田

　　孟德爾的上述傑出研究成果都體現在他1865年的論文與1866年布隆會議錄上。這一會議錄曾寄給約120個圖書館，此外40本此論文的單行本也曾發給其他的植物學家們。然而，孟德爾的非凡工作除了被德國植物學家福克等個別人提到外，可以説在當時幾乎沒有産生任何反響，孟德爾的研究成果被完全忽視了。作為一個插曲，達爾文讓提到孟德爾工作的福克的文章在眼皮下滑過：達爾文曾看過福克文章的目錄，但沒有去注意正文。如果達爾文能認真看一下正文，那結果會如何呢？我們無意做更多的歷史遐想了。

　　這篇偉大的論文在被忽視了30多年後，于二十世紀初被三位植物學家各自獨立地發現。於是，這位生前默默無聞的先驅獲得了重新評價，他的論文也被公認為開闢了現代遺傳學。1965年，英國一位進化論專家在慶祝孟德爾上述論文發表100週年的講話中，説“一門科學完全誕生於一個人的頭腦之中，這是惟一的一個例子”。在同年的另一次演講中，他更明確地指出：“準確地説出一門科學分支誕生的時間和地點的事是稀奇的，遺傳學是個例外，它的誕生歸功於一個人：孟德爾。是他于1865年的2月8日和3月8日在布爾諾闡述了遺傳學的基本規律。”（韓雪濤）

　　（來源：《三思科學》雜誌）

責編：戴昕 　來源：