孟德爾學派

孟德爾學派

孟德爾(GregorJohannMendel)(1822年7月22日-1884年1月6日)是“現代遺傳學之父(fatherofmoderngenetics)”,是遺傳學的奠基人。1865年發現遺傳定律。

基本介紹

  • 中文名:孟德爾學派
  • 外文名:GregorJohannMendel
  • 出生日期:1822年7月22日
  • 主要成就:遺傳定律
孟德爾,遺傳定律,

孟德爾

孟德爾學派
1822年7月22日,孟德爾出生在奧地利西里西亞(現屬捷克)海因策道夫村的一個貧寒的農民家庭里,父親和母親都是園藝家(外祖父是園藝工人)。孟德爾童年時受到園藝學和農學知識的薰陶,對植物的生長和開花非常感興趣。
1840年他考入奧爾米茨大學哲學院,主攻古典哲學,但他還學習了數學和物理學。
當時,在歐洲,學校都是教會辦的。學校需要教師,當地的教會看到孟德爾勤奮好學,就派他到首都維也納大學去念書。
大學畢業以後,孟德爾就在當地教會辦的一所中學教書,教的是自然科學。他能專心備課,認真教課,所以很受學生的歡迎。1843年,年方21歲的孟德爾進了布隆城奧古斯汀修道院以後,曾在附近的高級中學任自然課教師,後來又到維也納大學深造,受到相當系統和嚴格的科學教育和訓練,為後來的科學實踐打下了堅實的基礎。孟德爾經過長期思索認識到,理解那些使遺傳性狀代代恆定的機制更為重要。
1856年,從維也納大學回到布魯恩不久,孟德爾就開始了長達8年的豌豆實驗。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。
孟德爾通過人工培植這些豌豆,對不同代的豌豆的性狀和數目進行細緻入微的觀察、計數和分析。運用這樣的實驗方法需要極大的耐心和嚴謹的態度。他酷愛自己的研究工作,經常向前來參觀的客人指著豌豆十分自豪地說:“這些都是我的兒女!”
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。
孟德爾開始進行豌豆實驗時,達爾文進化論剛剛問世。他仔細研讀了達爾文的著作,從中吸收豐富的營養。保存至今的孟德爾遺物之中,就有好幾本達爾文的著作,上面還留著孟德爾的手批,足見他對達爾文及其著作的關注。
起初,孟德爾豌豆實驗並不是有意為探索遺傳規律而進行的。他的初衷是希望獲得優良品種,只是在試驗的過程中,逐步把重點轉向了探索遺傳規律。除了豌豆以外,孟德爾還對其他植物作了大量的類似研究,其中包括玉米、紫羅蘭和紫茉莉等,以期證明他發現的遺傳規律對大多數植物都是適用的。
從生物的整體形式和行為中很難觀察並發現遺傳規律,而從個別性狀中卻容易觀察,這也是科學界長期困惑的原因。孟德爾不僅考察生物的整體,更著眼於生物的個別性狀,這是他與前輩生物學家的重要區別之一。孟德爾選擇的實驗材料也是非常科學的。因為豌豆屬於具有穩定品種的自花授粉植物,容易栽種,容易逐一分離計數,這對於他發現遺傳規律提供了有利的條件。
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,與會者禮貌而興致勃勃地聽完報告,孟德爾只簡單地介紹了試驗的目的、方法和過程,為時一小時的報告就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,中既有化學家、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。他們實在跟不上孟德爾的思維。孟德爾用心血澆灌的豌豆所告訴他的秘密,時人不能與之共識,一直被埋沒了35年之久!
豌豆的雜交實驗從1856年至1864年共進行了8年。孟德爾將其研究的結果整理成論文發表,但未引起任何反響。其原因有三個。
第一,在孟德爾論文發表前7年(1859年),達爾文的名著《物種起源》出版了。這部著作引起了科學界的興趣,幾乎全部的生物學家轉向生物進化的討論。這一點也許對孟德爾論文的命運起了決定性的作用。
第二,當時的科學界缺乏理解孟德爾定律的思想基礎。首先那個時代的科學思想還沒有包含孟德爾論文所提出的命題:遺傳的不是一個個體的全貌,而是一個個性狀。其次,孟德爾論文的表達方式是全新的,他把生物學和統計學、數學結合了起來,使得同時代的博物學家很難理解論文的真正含義。
第三,有的權威出於偏見或不理解,把孟德爾的研究視為一般的雜交實驗,和別人做的沒有多大差別。
孟德爾晚年曾經充滿信心地對他的好友,布魯恩高等技術學院大地測量學教授尼耶塞爾說:“看吧,我的時代來到了。”這句話成為偉大的預言。直到孟德爾逝世16年後,豌豆實驗論文正式出版後34年,他從事豌豆試驗後43年,預言才變成現實。
隨著20世紀雄雞的第一聲啼鳴,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,遺傳學進入了孟德爾時代。
今天,通過摩爾根、艾弗里、赫爾希和沃森等數代科學家的研究,已經使生物遺傳機制——這個使孟德爾魂牽夢繞的問題建立在遺傳物質DNA的基礎之上。
隨著科學家破譯了遺傳密碼,人們對遺傳機制有了更深刻的認識。現在,人們已經開始向控制遺傳機制、防治遺傳疾病、合成生命等更大的造福於人類的工作方向前進。然而,所有這一切都與聖托馬斯修道院那個獻身於科學的修道士的名字相連。
詩評:
八年耕耘源於對科學的痴迷,
一畦畦豌豆蘊藏遺傳的秘密。
實驗設計開闢了研究的新路,
數學統計揭示出遺傳的規律。

遺傳定律

1.顯形定律:具有不同性狀的兩個個體相雜交時,其雜種第一代的表現型都是顯型性狀.
2.分離定律:雜種第一代自花授粉時,其雜種第二代的顯型性狀和隱型性狀的表現比例為1:3.
3.獨立定律:兩對以上相對性狀同時遺傳時,各對相對性狀與其他性狀無關,各自獨立地按照分離定律遺傳.
孟德爾的研究為什麼被忽視
孟德爾的文章明確流暢,他的學說簡單質樸,而且發表的時間(1866)正是迫切需
要這種學說的時候,因而他的工作為什麼長期完全被忽視確實是一個費解的謎。說世界
還沒有作好接納它的準備這種膚淺的答案根本就不是什麼答案。如果孟德爾作好了準備,
那么別的人又為什麼沒有。這個問題十分重要,它表明思想史中的某些基本原則應當更
加仔細地進行研究。孟德爾的工作長期被忽略的可能原因是什麼?
首先,當然是孟德爾發表的著作極少。從1856年他開始研究到1871年停止雜交選育
的這十幾年中他必定積累了大量數據資料,但是他只在布隆博物學會發表過演說和另一
篇短文章(山柳菊的雜交試驗,1870年)。說得委婉一點,孟德爾並不是一個多產作家。
從他和內格里的通信(SternandSherwood,1966)可以了解他發現用豌豆進行試驗的
結果被他於1869年採用一年生紫羅蘭與無毛紫羅蘭、玉米、紫苿莉進行的雜交試驗完全
證實。這還是在“不發表就湮滅”這諺語流行之前很久的時候,孟德爾並沒有向世界介
紹他以往的發現得到這些試驗證實的信息,而他以前的發現也只是在上述學會會刊上發
表。
載有孟德爾新發現的布隆學會會刊被寄往115個單位的圖書館,包括英國皇家學會
和林奈學會。孟德爾自己保存了40份這篇文章的複製品。後來我們知道除了別的學者以
外,他還將之寄給兩位知名的植物學家:A.KernervonMarilaun(他以移植試驗而聞
名)和內格里(當時的著名植物學家之一,孟德爾認為他是植物雜交的專家)。自此以
後孟德爾即經常與內格里通信,可惜只有孟德爾的信被保存了下來。內格里顯然並不了
解孟德爾的論點,而更可能的倒是反對他的論點。內格里不僅沒有鼓勵孟德爾反而是適
得其反,他並沒有介紹孟德爾在有名的植物學雜誌上發表他的結果以便引起更多的人注
意。反之,他卻讓孟德爾採用山柳菊(Hieracium)進行試驗來檢驗其遺傳學說,現在
了解山柳菊屬植物中單性生殖(無配生殖)很普遍,使試驗結果和孟德爾的學說不一致。
簡革稅來,正如一位歷史學家所說,“孟德爾和內格里的交往完全是一場災難”。內格
里在1884年出版他的關於進化與遺傳的名著時,在其中討論雜交試驗的篇幅很多的一章
中完全沒有提到孟德爾。這簡直是不可思議的因為這一章中的其它內容比孟德爾的工作
遜色得多。是不是因為內格里輕視這位遠在摩拉維亞的天主教神父?還是僅僅由於內格
里氣量偏狹?很可能是後者。過去很少提到內格里是贊同純粹融合遺傳學說的少數生物
學家之一(Mayr,1973:140)。內格里認為在受精時父本和母本的異胞質由於同種分
子團(micelles)融合成一單股而融合。對內格里來說,承認孟德爾學說就等於完全否
定了他自己的學說,他沒有仔細推敲孟德爾的文章(他本應當這樣做)就草率地作出了
孟德爾肯定錯了的結論(Weinstein,1962)。
孟德爾的謙遜並沒有改變他的處境。自從遭到內格里的冷遇後,他再也沒有積極地
去和其它植物學家或雜交育種者建立聯繫或在國內或國際學術會議上發表演說。他將他
七年的、涉及30,000個以上植株的試驗研究比作是“一個與世隔離的試驗”!
鈿德爾分意識到豌豆的情況是非同一般的簡單。這無疑是他選擇這一物種作為他的
主要試驗材料的原因。後來所發現的幾乎一切複雜的染色體遺傳現象在孟德爾所使用的
試驗植物中都有所表現。以孟德爾當肘所擁有的手段,他肯定會被由連鎖、交換、多倍
性引起的複雜現象所難倒。實際上山柳菊屬的無配生殖後來就使他寸步難行。因此孟德
爾的發現給人的印象是也許不能適用於各類植物,他本人也說,“只有擁有絕大多數植
物類群的詳細試驗結果才能作出最後決定”(1866:2)。在這個例子中,孟德爾的態
度很可能受到他的物理學訓練的不利影響。物理學家(至少在孟德爾的那個時代)總是
尋求普遍定律。因此,孟德爾所發現的豌豆的“定律”只有在也適用於山柳菊和所有其
它植物時才有效。孟德爾是不是因為他發現這些定律似乎並不適用於某些別的植物也認
為他的豌豆定律無效?
正如我在前面指出,孟德爾的研究方法還有另一個弱點。當他決定了“為豌豆提出
的定律的可靠性還需要證實”(1866:43)之後就轉向物種雜交。雖然他認識到這和變
種雜交並不是一回事,然而物種雜交的試驗使他沒有把握和不願意積極去改進豌豆試驗
的結果,而這本來是應當做的。他特別被原以為是固定不變物種的雜種所困擾。就這一
點而言也並非只有孟德爾一人如此。物種的本質是雜交家所最關心的,在1900年以前孟
德爾的菜豆和山柳菊的物種間雜交試驗常被雜交家提到(從內格里到荷夫曼和Focke),
而不是他的豌豆變種的比值。
1900年以後相當長一段時間中人們廣泛地認為連續變異所遵從的是和孟德爾的遺傳
定律完全不同的規律,這可能也是忽視孟德爾研究工作的另一個原因。漸進性的連續變
異在1859年以後被普遍認為是進化論者所關心的唯一的一種變異。
歷史學家曾經查證在1900年以前孟德爾的工作曾被人引用12次左右。引用最多也是
最重要的是Focke的著名評論性著作《植物雜種》(DiePflanzen-Misehlinge,1881)
一書。後來凡從事植物雜交的人都參考這本書,在這書出版之後幾乎所有提到孟德爾工
作的人都說是從Focke的這本書中查到的。但是Focke本人根本沒有認識孟德爾工作的重
要意義,而且在書中提到時所採取的方式也不會促使人們去參閱孟德爾的原文。
1864年由於嚴重的蟲災(象岬蟲)和其它屬植物試驗的意外結果孟德爾被迫放棄了
豌豆研究。1871年他被選為他所在的修道院烷長後由於行政事務的糾纏便完全停止了一
切雜交研究。1884年他因腎炎去世,年僅62歲。又經過了16年全世界才意識到他的發現
的偉大意義。
最後還應當提到孟德爾的重新發現者(尤其是柯侖斯)以更先進的細胞學知識在解
釋孟德爾的闡述時往往比原文的內容有更多的內涵。Heimann和Olby在指出孟德爾的闡
述不足的方面也享有應得的聲譽。但這絲毫沒有降低孟德爾的聲望。他們只是指出孟德
爾的學說並不是完壁無暇因而並不像遺傳學家們在過去的四分之三世紀中所宣稱的那樣
能解釋一切。Heimann和Olby的著述使人們比較容易理解為什麼孟德爾的工作被忽略達
34年之久。
在孟德爾那個時代對“純粹”的傳遞遺傳學並不特別感興趣,原因還不完全清楚。
遺傳現象當時只是在與其它生物學現象有關時才被考慮,例如物種問題(以及物種的雜
種問題),環境誘導(以及獲得性狀遺傳),發育時的分化,隔離中物種性狀的固結以
及隔離障礙移除後物種性狀的削弱(攙雜融合)等等。過去對於如果達爾文讀到了孟德
爾的文章將會對他產生什麼影響的問題有過不少推測。我同意某些人的意見,他們認為
沒有影響,即使有影響也很小。1900年以後還經過了好多年“真正的達爾文主義者”
(他們喜歡這樣稱呼自己)才了解漸進進化和連續變異可以按孟德爾的觀點來解釋。達
爾文可能也會遇到同樣的困難。達爾文知道Saseret的工作,但這並沒有幫助他去理解
變異。至於達爾文作為一個進化論者所最感興趣的問題,例如“相關的神秘定律”,生
殖隔離的達成,“遺傳型內聚力”的形成等等即使在重新發現孟德爾80年以後我們今天
還仍然知之甚少。
孟德爾在缺乏染色體細胞學知識、魏斯曼的理論分析還沒有發表,以及沒有受惠於
1865-1900年間很多其它的重要發現的情況下找到了考慮遺傳現象的一種新方式,他強
調單位性狀的行為並運用這種新見解作出了意義深遠的概括結論。他的成就是科學史上
最輝煌的成就之一。孟德爾是一位具有獻身精神的科學家,這反映在他向內格里報告他
的發現的熱情上(1867年4月18日):“從春至秋我的興趣每天都煥發一新,我所必須
付出的對試驗區的精心管理勞動因而也就得到了充分的報答。除此而外,通過我的試驗
如果我在加速這些問題的解決上有所成功,我將會雙倍的高興。”(Sternand
Sherwood,1966)。
他的簡短論文,《植物雜種試驗》,正如CurtStern所出色描述的那樣,“是人類
思維所取得的偉大勝利之一。它不僅是宣告了通過新的觀察和試驗方法發現了重要事實。
更確切地說,在最高級的創造性活動上,它將這些事實以概念系統的形式呈現出來,這
就使之具有普遍意義……(孟德爾的名著)將作為科學試驗和對數據資料的深遂理解的
範例永世長存”(SternandSherwood,1966:v)。

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