遗传学之父(遗传学书籍推荐)
“一颗豌豆能做什么?”
阿基米德会思考如何用这颗豌豆作为支点来倾斜地球;英国人希望第二天醒来时沿着树干爬上天空空;游戏玩家将在家里种植豌豆,以阻止一大波僵尸的攻击...
大约150年前,一个和尚玩得没格调没水平,不小心奠定了现代生物学的三大基石之一。
乔治·约翰·孟德尔
他是“现代遗传学之父”——格雷戈尔·约翰·孟德尔。
作为最早发现遗传规律的人,他是中学课本中的常客。
但他献身自然科学的一生却充满了孤独和轻蔑,尤其是他毕生努力的研究成果被忽视甚至埋没。
直到他去世16年后,他的理论发表35年后,才开始被认可和认可。
孟德尔故居新照片
孟德尔小时候经常和父母一起去农场劳动,生活非常艰苦。
大自然的花草激起了他好奇的童心。
他经常这样那样地问他的父母:“为什么不同的树、水果和花会呈现出各种各样的颜色和形状?”,但一直对答案不满意。
本十一岁时,他父亲打算让他休学。在他的要求下,家人决定不惜任何代价让他学习。
即使在父亲不幸丧失劳动能力后,他仍然拿出卖田为生的钱作为学费。
他也努力学习,学习成绩一直名列前茅,但疾病与贫困袭来,他被迫辍学回家。
康复后,为了继续学业,他成为了一名家庭教师来养家糊口。然而,饭碗的问题一直困扰着他,最终迫使他没有继续深造。
1843年,不满21岁的孟德尔自愿放弃生育权出家为僧。与宗教信仰不同,他承认自己进入修道院是出于经济原因。
之后被派去当代课老师,他幽默有趣的讲课风格也深受学生欢迎。
受到鼓舞,他决定当一名正式教师,满怀信心地去维也纳参加国考,但遗憾的是没有通过。
在方丈的帮助下,他去了维也纳大学两年,为下一次考试做准备。
他小时候充满了好奇心,但他出生在一个贫穷的家庭却没有良好的教育环境,以至于进入大学后没有错过任何学习的机会,数学、物理、化学他都学了。
其中,有他从小就着迷的植物学。为了了解更多,我加入了维也纳植物协会。
按理说,当时一个知识储备丰富的人通过考试需要几分钟,但他对植物学教授的一些观点却有不同的看法。
两人发生了争执,直接导致了考试的失败,他教书的梦想破灭了。
他愤怒地回到修道院,认为他必须取得一些成就来证明自己。
他不甘心,只是赶上了修道院看起来像研究所的时代。作为神职人员,他们也做着科学家的工作,积极做着各种实验。这看似奇怪,但当时的背景中并没有违和感。
因此,孟德尔选择“深耕”如何继承他从小就感兴趣的多彩自然的问题。
*注:西方实验科学与修道院关系密切。虽然它的研究和观察为教会服务,但僧侣们在观察实验中的新发现也将促进科学的发展。
以前人们研究过遗传现象,也做过杂交实验,但当时大多数生物学家都认同“混合遗传”理论。
这种传统理论认为,生物的遗传就像配色一样简单粗暴,白羊和黑羊交配生灰羊。
但孟德尔认为,如果后代简单地综合父母的性状,那么所有生物的性状如果重复就会趋于一致,这显然与自然界的丰富多彩是不相符的。
因此,他抛弃了权威的观点,几乎从零开始研究。
起初,他选择了几种植物尝试做实验,但屡次失败。
后来,他意识到材料的选择是实验成功的关键,所用的植物必须具有明显而稳定的特性,并且在杂交过程中不受外界影响。
按照这个标准,他开始寻找20多种植物。最后发现的是饭里不起眼的豌豆。
*注:性状(指生物的各种特征,如形态结构、生理特征、行为习惯等。任何生物都有很多特征,比如形态特征(比如豌豆种子的颜色和形状)。
有了实验材料,下一步就是做实验了。但他没有带任何实验设备,而是在后院举起锄头,开始种植豌豆。
好像是别人在学化学,他在种豆子!别人在研究神学,他也在种豆子!别人在学物理的时候,他还在日复一日地种豆子。一个是整整两年。
所以两年过去了,实验还没有真正开始。
原来他是打算选择34种相对性状明显的不同类型的豌豆进行实验观察,最后只选择了14种,组成7组参照对象。
然后,他把这7种豌豆分别杂交,发现后代的性状不是双亲的组合,而是双亲中的一方。
奇怪的是,在自花授粉后的第一代第二代,父母的两个性状又出现了。
具体来说,在实验中,当红花和白花(豌豆)杂交时,第一代的植株全部以红花开花,但在第二代自花授粉时,又有植株以白花开花。
遵循这一现象,他试图扩大实验规模,对杂交后代进行仔细分类,并用数学方法进行统计分析。
他记录了第二代705粒红豌豆和224粒白豌豆,两者的比例接近3: 1。
同时,两对相对性状杂交时,第二代四型比例为9: 3: 3: 1,正好是3: 1的平方。
经过对近3万粒豌豆的反复试验,孟德尔最终得出后代系列杂交性状的分离比例为3: 1的结论。
此外,从学术上来说,我们的高中生物教科书中有两个众所周知的定律。一种是分离法则,即决定同一性状的成对遗传因子相互分离,独立传递给后代。二是自由组合规律,决定了不同遗传性状的遗传因子可以自由组合。
当时的达尔文对于进一步解释进化论茫然无措,在这个领域做了大量的实验。
然而,达尔文没有孟德尔那样坚实的数学基础。他是一个生物学家,从一个自然主义者成长起来,一直鄙视数学。
他经常说俏皮话来表达自己的态度:数学对生物来说就像木匠店里的剃刀。
另一方面,孟德尔把数学作为简单看待问题的重要工具,从自然界的复杂性和多样性中提炼出伟大的规律。
达尔文落在哪里,就成了孟德尔主导的领域,令人振奋。
*注:1859年,达尔文提出进化论,引来了严厉的批评:进化论违背了当时人们的基因共识。根据“混合理论”,性状变得单调,可供选择的性状不多,自然选择不存在。
1865年,在布鲁恩自然科学学会上,他满怀期待地宣读了自己的成果,就像一个宝藏。
但结果让他失望了。每个人都认为他说的似乎有道理,但他们认为不明所以。
即使当地有关于他演讲内容的报道,也没有在学术界引起轩然大波。
孟德尔当然不肯放弃他八年来的辛勤劳动。一等论文发表后,他一下子给各地的著名科学家送去了40份印刷本。但他发出的文件几乎就像沉入大海,几乎没有回复。
孟德尔最糟糕的计划是像达尔文的进化论一样招致猛烈的批评和压制。众所周知,遭遇学术冷暴力更可怕,没有人理解和认可,甚至没有人愿意去倾听。
也许在人们眼里,他只是一个没有博士、教授头衔的普通牧师。据说,他辛勤研究的成果实际上被视为“只是一个有吸引力的懒汉为了娱乐而唠叨”。
也许孟德尔迷信权威为民,他对小人物的偏见态度再次令人愤恨,甚至不寒而栗。
好在他很快调整了心态,继续展示自己的成果,不仅种植豌豆,还对紫罗兰、茯苓、玉米、紫茉莉等植物做了实验,发现都符合结论。
他懒得再劝那些专家了,愿意耐得住寂寞。毕竟他的成就更像是老少皆宜,短期埋没更像是整个学术界的损失。据他的一个朋友说,孟德尔相信“我的时代会到来”。
是真的。但他并没有等到他去世16年后,他的理论发表34年后。与此同时,三位科学家发现了他的理论。
孟德尔和重新发现他的三位科学家
原本束手无策的遗传学圈,也因为孟德尔的研究成果,生成突然表现出了新的激情。好像大家都无事可做。这个家伙提出了这个定律,为新世纪的遗传学家打开了大门。
遗传学一被重新发现,就直接正式诞生了,破解生命遗传的染色体分离、交叉等研究成果层出不穷。
然后,遗传学和进化论的结合诞生了分子生物学和重组DNA技术,彻底改变了生命科学。
孟德尔和他的成就几乎在每个时代都有所发现,而他也不再是当初那个孤独的小人物,而是被反复提及的“超越时代的天才”。
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