早在2300多年前,古希臘著名的科學家亞里士多德就提出了這樣一個讓人困惑的問題:“有一個白種人的女子嫁給了一個黑種人的男子,他們的子女是白種人。但到了孫兒那一代中,又有了黑種人。那么,他們白種人的子女中,如何藏著黑種人的血統(tǒng)呢?”
直到2000多年后,奧地利的一名神父——孟德爾,才真正地回答了這個問題。
花園里的科學實驗
孟德爾1822年出生于奧地利,自小家境窮困,父親經(jīng)營著一片果樹園。孟德爾常常到園中幫父親干活,也許正是這樣的環(huán)境,孕育出孟德爾日后通過培育植物來探索遺傳法則的動機。盡管并不順利,孟德爾還是克服一切困難完成了學業(yè)。在21歲時,他被送到奧地利布隆城的一所修道院當修道士,25歲時他當上了牧師,29歲時又前往維也納大學讀書。31歲時完成維也納的學業(yè)后,孟德爾回到修道院,一邊當牧師,一邊在一所專科學校任教。
修道院里有個后花園,孟德爾在花園里栽培了許多植物,并做了許多雜交試驗。孟德爾之所以最后把實驗對象聚焦在豌豆上,是因為豌豆是一種嚴格進行自花授粉的植物,這使得各種不同的豌豆品種都能保持自己的獨特性狀。
選定實驗品種后,孟德爾通過人工授粉的方式將一種高個的豌豆與一種矮個的豌豆進行雜交。之后他把得到的豌豆種子種下去,第二年,這些種子都長出了高個碗豆。孟德爾讓這種高個豌豆自花授粉,結(jié)出種子后又種下。第三年,這些種子成長之后,出現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象:有的長成高個,也有的長成矮個,高與矮之比為3:1。第四年孟德爾繼續(xù)把這些種子種下去,結(jié)果出現(xiàn)了更有意思的現(xiàn)象:那些矮個的種子,長出來的都是矮個;而高個的種子,除了有三分之一長成高個外,剩下來的仍以3:1的比例產(chǎn)生了高植株和矮植株的豌豆。
被忽視的偉大成就
在豌豆實驗的基礎(chǔ)上,孟德爾提出了關(guān)于遺傳因子的分離定律:“每一植株都具有兩個決定高度性狀的因子(在1909年,丹麥生物學家約翰遜稱之為‘基因’),每一親體賦予后代一個因子。高的因子是顯性,而矮的因子是隱性,因此雜交后第一代的植株全是高的。當這一代自花受精后,這些因子在第二代中的排列可以是兩個高因子在一起,或者兩個矮因子在一起,或者一高一矮,一矮一高。前兩種組合將會繁育出同樣的后代,各自生出全是高的或者全是矮的植物,而后面的兩種組合將以3:1之比生出高的或矮的植物來。”孟德爾把自己的這些發(fā)現(xiàn)詳細地寫成了論文,然而這項開創(chuàng)性的研究在當時卻沒有引起人們的注意。直到1900年,孟德爾去世16年后,他的研究成果才被證實,他也被譽為“遺傳學的奠基人”。