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花園里的天才——孟德爾(2)

他們創(chuàng)造了科學(xué):改變?nèi)祟惷\的科學(xué)先驅(qū) 作者:(美)羅伯特·阿德勒


科學(xué)家和歷史學(xué)家都曾提到孟德爾的運氣好得不可思議。我們現(xiàn)在知道豌豆只有七條染色體,若是當年他選了八種性狀,有時會有兩種性狀同時遺傳給子代,干擾他的結(jié)果。即使是七種性狀,孟德爾仍很容易因其中數(shù)種性狀剛好有關(guān)聯(lián)而遇到障礙。孟德爾選擇的性狀剛好都是獨立遺傳,彼此互不相關(guān)。無論如何,孟德爾的直覺一直非常準。更有可能是因為他耐心觀察多年,才能找到這七種最適合的特征來研究。

接著,孟德爾有系統(tǒng)地讓他的植物大量雜交。經(jīng)過多年后,他栽種和研究了超過1200棵植物。最關(guān)鍵的一步是親自用取自不同品種的花粉讓每朵花受精,然后用一個小布套把每朵花套起來,防止意外授粉的情況發(fā)生。孟德爾在第一子代中發(fā)現(xiàn)有些特征一定會出現(xiàn),有些則一定會消失,而不是混合出現(xiàn)。例如長莖和短莖的親代雜交,所有的子代都是長莖。他稱之為顯性,這個發(fā)現(xiàn)本身就很重要,因為它推翻了雜種是遺傳混合性狀的傳統(tǒng)觀念。

孟德爾在下一輪的實驗中找到他需要的關(guān)鍵。在使雜種雜交后,在第一子代中消失的性狀卻在這時神奇地出現(xiàn)。當他計算長莖與短莖的植物、圓滑型或皺皮型的種子、綠色或黃色的豆莢后,他發(fā)現(xiàn)一件真的很神奇的事:它們的數(shù)目會形成一個簡單的比例。在1064棵植物中,787棵是長莖;在7324個種子中,5474個是圓滑型;在580個豆莢中,428個是綠色。這些比例介于2.84∶1和3.15∶1之間,平均值為2.98∶1。換句話說,每四個第二代植物中,就有三個會呈現(xiàn)顯性的性狀,一個呈現(xiàn)相對的性狀,孟德爾稱之為隱性。

當時孟德爾正在整合第一個全面性的遺傳理論。他推論卵和精子都含有攜帶著特定性狀的一些物質(zhì)單位,它們可將性狀從一代傳給下一代。他以最簡單的方式來解釋隱性特征為何會在消失后又再度出現(xiàn):他假設(shè)遺傳單位有兩種形式,其中一種比另一種占優(yōu)勢。若一棵植物繼承了一個或兩個顯性單位,就會表現(xiàn)出顯性的特征。唯有當它繼承了兩個隱性性狀時,才會表現(xiàn)出隱性的特質(zhì)。孟德爾還假設(shè)每一代的遺傳單位都是隨機重新組合,這使他不僅能解釋他在頭兩代的子代中看到的情形,也使他能夠預(yù)測其后的子代中,顯性與隱性性狀的比例。

在其后的歲月中,透過六代植物來檢驗他的預(yù)測,結(jié)果證明他的理論非常適用。雖然他知道自己的發(fā)現(xiàn)必須要能由其他人復(fù)制,也要能適用于其他的物種才行,但他仍清楚地表示,他認為這些發(fā)現(xiàn)適用于所有的生物。他寫道:“同時我們可以假設(shè)在實際上,重大的差異幾乎不會發(fā)生,因為有機生命的發(fā)育計劃無疑是一致的。”半個世紀后,孟德爾設(shè)想的遺傳單位被稱為基因。近一個世紀后,沃森和克里克在DNA的雙螺旋體中找到了基因的分子結(jié)構(gòu)。今天分子生物學(xué)家?guī)缀蹩梢噪S意讀取和剪接分子密碼,也有能力改造生物體,以及診斷與治療疾病,最終能重新塑造生物世界,包括人類。

孟德爾于1865年在布爾諾自然科學(xué)研究學(xué)會會報上,發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn),以謙遜的《 植物雜種實驗 》(Experiments with plant Hybrids)為題。在發(fā)表這篇論文后,如同布魯諾斯基(Jacob Bronowski)所說的,孟德爾“立即遭到遺忘”。這份期刊的確不引人注意,但會被送到歐洲各地的120個學(xué)術(shù)協(xié)會,而且孟德爾也將重印本寄給了40位一流的生物學(xué)家,包括達爾文。我們知道達爾文并未讀它,因為后來在他的論文中發(fā)現(xiàn)他收到的重印本還沒打開過。但是即使打開看過的人,例如慕尼黑大學(xué)著名的植物學(xué)家奈吉理,也沒有看出它的重要性。至少奈吉理有回信給孟德爾,但卻建議他下次研究山柳菊(hieracium),這使孟德爾陷入死胡同。山柳菊是無性生殖,因此對孟德爾的研究目的沒有用。在其后的30多年里,生物學(xué)家仍然從親代性狀是混合傳給子代的觀點來思考,都未能看出孟德爾努力證明給他們看的簡單精確的遺傳法則。

從達爾文也花了多年時間在數(shù)種不同的物種身上進行雜交實驗,就可看出孟德爾的獨特天賦。當然,沒有人比達爾文更想發(fā)現(xiàn)遺傳機制了,因為找不到遺傳機制,他的進化理論就缺乏基礎(chǔ),但即使是他也沒有察覺到孟德爾清楚看到的真相。

孟德爾發(fā)表他開創(chuàng)性的研究成果兩年后,獲選為他所在修道院的院長。雖然他想繼續(xù)研究,但這個新職位占掉了他余生大多數(shù)的時間。他仍對科學(xué)感興趣,他會繁殖新的植物品種(和一些生產(chǎn)力高但脾氣極壞的蜜蜂),移植樹木到遭侵蝕的山坡上,研究天文學(xué)和氣象學(xué)。但是他一直找不到時間回來做遺傳研究。他在63歲去世時,深受了解他的人欽佩,但科學(xué)界卻忽視了他。仿佛是要確保他遭人遺忘,他的論文和書信在他去世后被燒毀。


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