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孟德爾(格雷戈爾·約翰·門德爾,德語:Gregor Johann Mendel,1822年7月20日 --- 1884年1月6日)是一位奧地利遺傳學家,天主教聖職人員,是遺傳學的奠基人,是「現代遺傳學之父」。

1 孟德爾 -經歷

孟德爾孟德爾

1822年,即拿破崙死後第二年,孟德爾生於當時奧地利西里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,村裡人都愛好園藝。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。他說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,大學畢業后,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,對於孟德爾來說,「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。孟德爾也許從他那裡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系進行他的工作。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,八年試驗的結果是產生了那篇在1865年「布隆自然歷史學會」上宣讀的論文。這篇論文1866年發表於該會的會議錄上。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。他的後繼者燒毀了他的私人文件。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。

2 孟德爾 -孟德爾實驗

孟德爾實驗圖

孟德爾首先從許多種子商那裡,弄來了34個品種的豌豆,從中挑選出22個品種用於實驗。它們都具有某種可以相互區分的穩定性狀,例如高莖或矮莖、圓料或皺科、灰色種皮或白色種皮等。

孟德爾於1856年至1864年選用具有明顯差異的7對相對性狀的豌豆品種作為親本,分別進行雜交,並按照雜交後代的系譜進行詳細的記載,採用統計學的方法、計算雜種後代表現相對性狀的株數最後分析了它們的比例關係。這7對性狀都很穩定,例如:開紅的豌豆品種,自花受粉后,其後代只開紅花;圓粒豌豆品種的後代多結圓粒種子,它們是:

1、種子形狀--圓粒和皺粒;

2、子葉顏色--黃色和綠色;

3、花色(種皮色)--紅色和白色(種皮黑褐色和白色);

4、花著生位置--葉腋和頂端;

5、未成熟豆莢色--綠色和黃色;

6、莖蔓(植株)高度--高的和矮的;

7、豆莢狀--飽滿的和不飽滿的。

在孟德爾所做的紅花×白花的雜交組合試驗中,經統計開紅花和開白花兩者的比例接近於3∶1,而且其他對相對性狀的雜交試驗也都獲得同樣的試驗結果。子一代中所有植株的性狀表現都一致,都只表現一個親本的性狀。而另一個親本的性狀隱藏來表現。在這一對相對性狀中表現出來的,稱為顯性性狀。未表現出來的,稱為隱性性狀;子二代中植株在性狀表現上,一部分植株表現一個親本的性狀,其餘植株表現另一個親本的相對性狀,即顯性性狀和隱性性狀都同時出現了,這就是性狀分離現象。

8個寒暑的辛勤勞作,孟德爾發現了生物遺傳的基本規律,並得到了相應的數學關係式。人們分別稱他的發現為「孟德爾第一定律」和「孟德爾第二定律」,它們揭示了生物遺傳奧秘的基本規律。

孟德爾清楚自己的發現所具有的劃時代意義,但他還是慎重地重複實驗了多年,以期更加臻於完善、1865年,孟德爾在布魯恩科學協會的會議廳,將自己的研究成果分兩次宣讀。第一次,與會者禮貌而興緻勃勃地聽完報告,孟德爾只簡單地介紹使聽眾如墜入雲霧中。 

第二次,孟德爾著重根據實驗數據進行了深入的理論證明。可是,偉大的孟德爾思維和實驗太超前了。儘管與會者絕大多數是布魯恩自然科學協會的會員,既有化學家、地質學家和生物學家,也有生物學專業的植物學家、藻類學家。然而,聽眾對連篇累續的數字和繁複枯燥的淪證毫無興趣。他們實在跟不孟德爾的思維。   

質疑

1936年,群體遺傳學創建者之一、英國著名遺傳學家和統計學家費歇發表了一篇著名的論文《孟德爾的工作是否已被重新發現?》,根據孟德爾論文記載的實驗數據,用一種叫卡方測驗的統計學方法進行驗證,發現孟德爾的數據好得令人起疑。更令人起疑的是,有的數據符合的是錯誤的理論值,疑點最大的就是上述的試驗。 

孟德爾是根據10株第三子代的性狀來推斷第二子代的基因型,但是這個方法並不完全可靠。孟德爾沒有想到的是,即使某株第二子代是雜合體,它的10株後代也有可能很偶然地全都是只表現出顯性性狀的雜合體,從而錯誤地推斷它為純合體,發生這種錯判的概率是5.63%。因此,用孟德爾的方法做試驗,由於樣本太小,會有一定的誤差,一小部分雜合體會被誤判為純合體,由此得到雜合體與純合體的比例應是大約1.7:1,而不是2:1。費歇因而認為,孟德爾報告的數據是不真實的,是為了湊2:1的理論值而編造的。費歇倒不認為是孟德爾本人造假,而是猜測孟德爾的助手在為孟德爾做統計時,為了取悅孟德爾而給了他預料中的數據。但是並無證據表明孟德爾讓別人為他做統計,費歇的猜測不過是為尊者諱罷了。 

費歇的指控在遺傳學界挑起了一場持續至今的大論戰,70年來,在學術期刊上發表的爭論文章至少有20多篇。一開始,是認為孟德爾實驗有假的一方佔優勢,有的甚至猜測孟德爾(或其助手)是怎麼造假的:在統計實驗結果時算到想要的數據就不再往下算了,儘管孟德爾在論文中明確聲明他統計了所有的樣本。有一位細心的研究者根據孟德爾論文中統計的植株和種子數目,計算出平均每株植株結的種子數,認為太少了,證明孟德爾並沒有統計所有的種子。但是隨後又有人指出,在孟德爾的時代,還沒有用到化肥,那個平均種子數很正常,有同時代其他人的實驗結果為證。 

為孟德爾辯護的學者不少,而理由卻大不相同。有的同意孟德爾實驗數據的確有問題,但不是有意造假造成的,而是來自無意的主觀偏差。某些豌豆性狀並不是很容易區分的,比如某粒種子的形狀該算是圓的還是皺的,有時就不太好說,碰到這種模糊狀況,孟德爾可能下意識里就往有利於實驗結論的方向統計;有的認為,另一種可能是,孟德爾或許做過幾次試驗,而只報告他認為是最好的結果。這些做法在今天看來也許不太規範,但並非有意造假;有的則乾脆試圖推翻費歇的計算結果,或者認為他濫用了卡方測驗,卡方測驗不能用於驗證數據是否造假,或者認為他誤解了孟德爾實驗的細節,得出了錯誤的計算結果。 

雖然現在學術界的主流意見認為,孟德爾實驗結果是可信的,但是有關孟德爾造假的說法仍然在大眾媒體上廣為流傳。國內外一些反科學人士更是對此大做文章,鼓噪孟德爾「『製造』統計規律」,聲稱「孟德爾定律過於簡單化和理想化」,警告我們「不可把科學理論看得過於神聖」。退一步說,即使孟德爾實驗結果有假,可不等於他發現的遺傳定律是假的。遺傳定律早已被後人的無數實驗結果所證實了。那些反科學的論調既缺乏科學常識,也違背了基本的邏輯。

3 孟德爾 -孟德爾學說

1866年,孟德爾在《布爾諾自然史學會雜誌》、《Journalof the Brno Natural History Society》上發表了他的實驗結果,揭露了生物遺傳地粒子性,並闡明其遺傳規律,但其工作很快就被人們置之腦後,知道1900年才被重新認識。孟德爾學說的主要內容為:

1、分離定律:

基因作為獨特的獨立單位而代代相傳。細胞中有成對的基本遺傳單位,在雜種的生殖細胞中,成對的遺傳單位一個來自雄性親本,一個來自雌性親本,形成配子時這些遺傳單位彼此分離。按照現代的術語,即是說:基因對中的兩個基因(等位基因)分別位於成對的兩條同源染色體上,在親本生物體產生性細胞過程中,上述等位基因分離,性細胞的一半具有某種形式的基因,另一半具有另一種形式的基因。由這些性細胞形成的後代可反映出這種比率。

2、獨立分配定律:

在一對染色體上的基因對中的等位基因能夠獨立遺傳,與其他染色體對基因對中的等位基因無關;並且含不同對基因組合的性細胞能夠同另一個親本的性細胞進行隨機的融合。孟德爾已經認識任何一個相當於人體中的精細胞或卵細胞的生殖細胞都僅僅包含一個偶然代代相傳的基因。

孟德爾的這兩條遺傳基本定律就是新遺傳學的起點,孟德爾也因此被後人稱為現代遺傳學的奠基人。

4 孟德爾 -研究成果被認可

17年後的1900年,荷蘭生物學家德弗里斯通過與孟德爾類似的實驗,發現了遺傳學的規律。他去圖書館查閱文獻資料,發現早在35年前,孟德爾的《植物雜交的試驗》已經論證了植物遺傳規律。 

與此同時,德國生物學家科倫斯和奧地利生物學家切爾馬克也不約而同地發現了這一點。三位歐洲知名的生物學家在各自發表的論文中都提到了孟德爾的學說,並聲明自己只是證實了孟德爾的觀點。

孟德爾的名字立刻傳遍了歐洲,人們爭相在自己的試驗田裡種下豌豆,檢驗孟德爾的遺傳學法則。

1965年,英國一位進化論學者在慶祝孟德爾論文發表100周年的講話中說:「遺傳學的誕生歸功於一個人———孟德爾,是他於1865年的2月8日在布爾諾闡述了遺傳學的基本規律。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。」

晚年的孟德爾曾經對友人G·尼爾森說過:「等著瞧吧,我的時代總有一天會來臨。」

隨著20世紀來自三個國家的三位學者同時獨立地「重新發現」孟德爾遺傳定律。1900年,成為遺傳學史乃至生物科學史上劃時代的一年。從此,遺傳學進人了孟德爾時代。

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