陳月強(qiáng)

【摘要】孟德爾以前的科學(xué)家，進(jìn)行了無數(shù)次的動(dòng)植物雜交實(shí)驗(yàn)，終究不能揭示出遺傳變異的規(guī)律。孟德爾吸取了前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)前人的研究方法進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，特別是他創(chuàng)造性地把數(shù)學(xué)引入了遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域，最終導(dǎo)致了近代遺傳學(xué)的誕生。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué) 遺傳學(xué) 孟德爾 雜交實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）23-0153-01

早期的遺傳思想可以追溯到什么時(shí)候，已經(jīng)是無史可考。但人們?cè)谙蛏蠛头N植過渡時(shí)，就已經(jīng)有意或無意地注意到了性狀可以世代相傳的問題。但遺傳變異規(guī)律的揭示，則是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月。一代代的科學(xué)家經(jīng)過苦苦的探索，無數(shù)次的失敗，最后才由奧國學(xué)者孟德爾在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地把數(shù)學(xué)原理引入遺傳研究，從而揭開了這塊神秘的面紗。在遺傳理論的建立過程中，數(shù)學(xué)起到了關(guān)鍵性的作用，有力地佐證了伽利略“自然之書是用數(shù)學(xué)語言寫成的”著名論斷。

1.試圖揭示遺傳變異規(guī)律的先驅(qū)

在孟德爾以前，科學(xué)界已經(jīng)廣泛開展了植物雜交實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的材料。其中，德國植物學(xué)家科爾羅伊德首次創(chuàng)立了科學(xué)的雜交方法。他用相對(duì)性狀不同的兩種類型植株雜交時(shí)，發(fā)現(xiàn)雜種一代只有一種類型，而雜種二代可出現(xiàn)不同類型。對(duì)于這些有價(jià)值的結(jié)果，科爾羅伊德茫然不解。

杰出的法國植物學(xué)家諾丹“先后進(jìn)行了一萬多次試驗(yàn)，涉及700個(gè)種和80余個(gè)屬”，同樣得出了科爾羅伊德的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且雜種二代兩種類型的個(gè)體數(shù)目之比為3：1。諾丹進(jìn)一步意識(shí)到在雜交后代中，生物相對(duì)性狀的出現(xiàn)如此具有規(guī)律性，完全是由概率原理支配的，但他像其他科學(xué)家一樣，仍然不能揭示出隱藏在這些表面現(xiàn)象背后的實(shí)質(zhì)，仍然不能揭示出遺傳變異的規(guī)律。

2.數(shù)學(xué)原理的應(yīng)用導(dǎo)致遺傳學(xué)的誕生

孟德爾，他具有生物學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等諸方面的廣博知識(shí)，更善于總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在很大程度上改變了前人的研究方法，并且第一個(gè)把數(shù)學(xué)引入了遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立在可以計(jì)量的基礎(chǔ)上，提出自己的假說，并加以反復(fù)驗(yàn)證。

孟德爾對(duì)以下七對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行了雜交實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析：

上圖是孟德爾豌豆雜交子二代的結(jié)果。他發(fā)現(xiàn)，具有一對(duì)相對(duì)性狀的兩個(gè)純種親本雜交產(chǎn)生的子一代（簡(jiǎn)稱F1）均表現(xiàn)某一親本的性狀，讓子一代自花授粉，結(jié)果在雜交子二代（簡(jiǎn)稱F2）中，不僅有一個(gè)相對(duì)性狀，而是出現(xiàn)了各自的祖父祖母的一對(duì)相對(duì)性狀，即既有紅花，又有白花，紅白之比為3：1。這種雜交后代個(gè)體間，一部分表現(xiàn)出一個(gè)親本的性狀，其余表現(xiàn)出另一個(gè)親本的性狀的現(xiàn)象，叫作分離。同時(shí)，雜種一代表現(xiàn)出來的性狀叫顯性性狀，例如紅花，不表現(xiàn)出來的性狀叫隱性性狀。

為了檢驗(yàn)假說的正確性，孟德爾做了自交和測(cè)交實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)過程略），無可辯駁地證實(shí)了假說的真理性，從而將假說上升為理論，這就是我們熟知的遺傳學(xué)第一定律和第二定律：“在雜種體內(nèi)，成對(duì)的基因雖共同存在于一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，但彼此互不混合，在配子形成的過程中，彼此分離，各進(jìn)入一個(gè)配子中?！薄霸谶z傳過程中不同對(duì)的基因在形成配子時(shí)可以自由組合?！?/p>

誠如偉大的科學(xué)家羅蒙諾索夫所說：“數(shù)學(xué)是科學(xué)的眼睛”，遺傳學(xué)的研究只有裝上數(shù)學(xué)這付明亮的“眼睛”，才能透過現(xiàn)象看清其實(shí)質(zhì)?！八街?，可以攻玉”，可以說，遺傳學(xué)的研究，如果不借助于數(shù)學(xué)原理，則任何雜交實(shí)驗(yàn)都是徒勞的，一切努力都不能使研究者擺脫困境，至今仍有可能還在黑暗中徘徊，更談不上遺傳學(xué)這門科學(xué)的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]談家楨著.生命的密碼.第1版.湖南：湖南少年兒童出版社，2010：113.

[2]周德編著.破譯人類基因之謎.第1版.西安：西安出版社，2000：5.