被遺忘的遺傳規(guī)律

9世紀(jì)初，人們對怎樣解釋生物現(xiàn)象，產(chǎn)生的疑問最多。這一時期，其他領(lǐng)域的科學(xué)進(jìn)展強(qiáng)化了生物學(xué)發(fā)展趨勢。在無機(jī)界，牛頓力學(xué)、拉瓦錫化學(xué)以及其他學(xué)科都獲得了很大的成功，所以，人們自信生物現(xiàn)象也不是深不可測的。自18世紀(jì)后半葉開始，這一觀念不斷得到強(qiáng)化。

隨著歷史發(fā)展，生物學(xué)星空中一顆顆新星開始相繼閃爍光芒。林奈、布豐、拉馬克、居維葉、達(dá)爾文、圣提雷爾和錢伯斯等一代生物學(xué)先驅(qū)，他們的研究成果搭起了一個巨大的腳手架子，等待著生物學(xué)后繼者們建造精美的理論大廈。

布豐，法國博物學(xué)家，著有《自然史》

19世紀(jì)50年代末，達(dá)爾文生物進(jìn)化論誕生，標(biāo)志著生物學(xué)主體框架部分已率先完工?？墒?，生物學(xué)大廈的遺傳學(xué)工地上卻仍蒙著讓人難以窺視內(nèi)幕的帷幕。事實上，就在生物進(jìn)化論竣工，人們?nèi)缱砣绨V的歡呼時，遺傳學(xué)理論即將大功告成了。然而，歡慶前者的熱鬧景象如同太陽光掩住白天的月亮，使遺傳學(xué)誕生的事件黯然失色，以至于被人們遺忘了。

孟德爾發(fā)現(xiàn)生物遺傳規(guī)律本來是生物學(xué)發(fā)展中的大事，但卻經(jīng)歷了艱苦的磨難，如同他的主人經(jīng)歷的一樣。

孟德爾發(fā)現(xiàn)的遺傳規(guī)律基本解答了童年時的疑問，然而卻人為地埋沒了35年之久。盡管他十分自信地說：“我的時代一定會來到的”，但是直到孟德爾懷著復(fù)雜的心情，在斯美塔那安魂曲輕輕奏鳴中與世長辭時，依然無人問津……那些用心血澆灌出的豌豆所告訴他的秘密，世人竟不能與之共識，孟德爾怎么能瞑目呢？

孟德爾遺傳定律怎么會被人們埋沒和遺忘呢？這里邊的故事應(yīng)引起人們反思。自古以來，生物繁殖方式多種多樣，幼體發(fā)育存在著許多差異，這是什么原因造成的？為此，人類長期感到迷惑不解，直到19世紀(jì)科學(xué)家對這些問題還是束手無策。

現(xiàn)代遺傳學(xué)理論來自兩個方面，它們也是生命遺傳現(xiàn)象的兩個側(cè)面。一是遺傳的相似性，二是遺傳的不似性。所謂遺傳就是生物體的構(gòu)造和生理機(jī)能等由上代傳給下一代，其中包括兩個方面，其一是上一代與下一代兩者之間的相似，即種瓜得瓜、種豆得豆，這體現(xiàn)了生物的遺傳性質(zhì)；其二是上一代與下一代兩者之間的差異，這體現(xiàn)了生物的進(jìn)化性質(zhì)。兩者關(guān)系是不能分離的，如同手心與手背一樣。

長期以來，科學(xué)家們分別從兩個方向來研究遺傳現(xiàn)象如生物進(jìn)化。

孟德爾在培植碗豆

孟德爾是通過培育豌豆，經(jīng)過精細(xì)的統(tǒng)計和獨(dú)特的實驗方法，揭開遺傳機(jī)制之謎的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大定律。

1843年，年方21歲的格里戈爾·孟德爾進(jìn)了修道院以后，曾在附近的高級中學(xué)任自然課教師，后來又到維也納大學(xué)深造，受到了相當(dāng)系統(tǒng)和嚴(yán)格的科學(xué)教育及訓(xùn)練，為后來的科學(xué)實踐打下了堅實的基礎(chǔ)。孟德爾經(jīng)過長期思索認(rèn)識到，理解那些使遺傳性狀代代恒定的機(jī)制更為重要。

從維也納大學(xué)回到布魯恩不久，孟德爾就開始了長達(dá)8年的豌豆實驗。孟德爾首先從許多種子商那里，弄來了34個品種的豌豆，從中挑選出22個品種用于實驗。它們都具有某種可以相互區(qū)分的穩(wěn)定性狀，例如高莖或矮莖、圓?；虬櫫！⒒疑N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(shù)目，進(jìn)行細(xì)致入微的觀察，計數(shù)和分析。運(yùn)用這樣的實驗方法需要極大的耐心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。他酷愛自己的研究工作，經(jīng)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！”

八個寒暑的辛勤勞作，孟德爾發(fā)現(xiàn)了生物遺傳的基本規(guī)律，并得到了相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式。人們分別稱他的發(fā)現(xiàn)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(guī)律。孟德爾開始進(jìn)行豌豆實驗時，達(dá)爾文進(jìn)化論剛剛問世。他仔細(xì)研讀了達(dá)爾文的著作，從中吸收豐富的營養(yǎng)。保存至今的孟德爾遺傳物之中，就有好幾本達(dá)爾文的著作，上面還留著孟德爾的手批，足見他對達(dá)爾文及其著作的關(guān)注。

起初，孟德爾豌豆實驗并不是有意為探索遺傳規(guī)律而進(jìn)行的。他的初衷是希望獲得優(yōu)良品種，只是在試驗過程中，逐步把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了探索遺傳規(guī)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(fā)現(xiàn)的遺傳規(guī)律對大多數(shù)植物都是適用的。

一對相對性狀測交試驗的分析圖解

從生物的整體形式和行為中很難觀察并發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律，而從個別性狀中卻容易一些，這也是科學(xué)家長期困惑的原因。孟德爾不僅考察生物的整體，更著眼于生物的個別性狀，這是他與前輩生物學(xué)家的重要區(qū)別之一。孟德爾選擇的實驗材料也是非?？茖W(xué)的。因為豌豆屬于具有穩(wěn)定品種的自花授粉植物，容易栽種，容易逐一分離計數(shù)，這對于他發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律提供了有利的條件。

孟德爾清楚自己的發(fā)現(xiàn)所具有的劃時代意義，但他還是慎重地重復(fù)實驗了多年，以期更加臻于完善。1865年，孟德爾在布魯恩科學(xué)協(xié)會的會議廳，將自己的研究成果分為兩次宣讀。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墜入云里霧中。第二次，孟德爾著重根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)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。盡管與會者絕大多數(shù)是布魯恩自然科學(xué)協(xié)會的會員，其中既有化學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家和生物學(xué)家，也有生物學(xué)專業(yè)的植物學(xué)家、藻類學(xué)家。然而，聽眾對連篇累牘的數(shù)字和繁復(fù)枯燥的論證毫無興趣。他們實在跟不上孟德爾的思維。報告結(jié)束后，既無人提問，也未進(jìn)行例行的討論，人們只是默默地走出會議大廳。一個人對此評論說，要么是人們的大腦好像僵化了似的，要么就是孟德爾修道院長的工作太古怪了。

孟德爾對自己研究的學(xué)術(shù)價值深信不疑。為了使研究成果早日得到科學(xué)界的承認(rèn)，他將論文寄給偉大的植物學(xué)家耐格里。耐格里是當(dāng)時堪稱世界第一流的植物學(xué)家，在植物形態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)和細(xì)胞學(xué)等研究領(lǐng)域都有重大建樹。然而，耐格里教授的回答是令人失望的。他在給孟德爾的回信中寫道：“對于你的來信，我提不出任何其他意見，因為我對這些豌豆試驗沒有詳細(xì)的了解和知識……”世界上最權(quán)威的學(xué)者潑給他的冷水，并沒有使孟德爾灰心，他也沒有因此對耐格里失禮。他仍然尊敬耐格里，繼續(xù)向耐格里寫信求教，并多次把自己實驗用的種子寄給他，希望他加以驗證。

翌年，孟德爾又把自己的研究成果，以論文的形式刊載在奧地利自然科學(xué)學(xué)會的年刊上。這份年刊被分送到歐美120多個圖書館，可能有相當(dāng)多的人閱讀過?？墒?，由于當(dāng)時接受孟德爾遺傳理論的時機(jī)尚未成熟，所以這篇論文盡管從許多讀者眼下經(jīng)過，但誰也沒有鑒別出它那重要的劃時代價值。

1884年，時值嚴(yán)冬，圣托馬斯修道院前的小廣場上，數(shù)百名身穿黑色喪服的人士，正在給剛剛?cè)ナ赖拿系聽栐洪L舉行葬禮。樹枝在寒風(fēng)中低聲鳴響，遠(yuǎn)處幾乎看不到任何行人，氣氛顯得格外莊嚴(yán)肅穆。送葬者大都是對死者懷有敬意和同情的人。然而，直到靈柩被安放進(jìn)陵穴里時，不論宗教界或科學(xué)界，也不論尊者或平民，沒有一個人知道，已被埋葬的孟德爾并非是一個普通的修道院長，而是現(xiàn)代遺傳學(xué)的偉大奠基人，是堪與伽利略、哥白尼、牛頓、達(dá)爾文等比肩的一代科學(xué)巨人。

孟德爾晚年曾經(jīng)充滿信心地對他的好友布魯恩高等技術(shù)學(xué)院大地測量學(xué)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(yù)言。直到孟德爾逝世16年后，豌豆實驗論文正式出版后34年，他從事豌豆試驗后43年，預(yù)言才變成現(xiàn)實。

隨著20世紀(jì)雄雞的第一聲鳴叫，來自三個國家的三位學(xué)者同時獨(dú)立地“重新發(fā)現(xiàn)”孟德爾遺傳定律。1900年，成為遺傳學(xué)史乃至生物科學(xué)史上劃時代的元年。從此，遺傳學(xué)進(jìn)入了孟德爾時代。

荷蘭植物學(xué)家兼遺傳學(xué)家德弗里斯、耐格里的學(xué)生德國植物學(xué)家科侖斯和奧地利植物學(xué)家丘爾馬克，三個人像勇敢的探險者一樣同時登上了峰頂，發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的“孟德爾寶藏”。從此，他們成了“遺傳學(xué)的三劍客”，像圓桌騎士一樣拱衛(wèi)著他們的國王。這三位學(xué)者都是在完全不知道孟德爾的發(fā)現(xiàn)，甚至每個人也不知道另外兩個人的工作情況下，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了孟德爾遺傳定律。他們在追蹤文獻(xiàn)時才知道孟德爾的工作。

通過宣傳這幾位在當(dāng)時卓有名望的學(xué)者的論文才使孟德爾的業(yè)績聞名于世，遺傳學(xué)在世界各地得到迅猛發(fā)展。孟德爾理論不僅為越來越多的事實所證實，而且不斷豐富和發(fā)展。

19世紀(jì)，進(jìn)化論的光輝曾經(jīng)遮蓋了遺傳學(xué)，使它顯得微不足道；20世紀(jì)，跨進(jìn)了“孟德爾時代”的遺傳學(xué)卻使達(dá)爾文主義一度遜色?，F(xiàn)在，進(jìn)化論和遺傳理論的相互結(jié)合已經(jīng)成為歷史發(fā)展的主流。

德國著名詩人海涅曾經(jīng)講過這樣一個故事：一個巨人從地下深處掘起了大理石層并且把它們鑿成了巨大的方塊和圓柱，但要把它們結(jié)合起來，建造一座神殿就需要另一個巨人。

美國哥倫比亞大學(xué)摩爾根和他的合作者，接過了孟德爾修士的工作。他們在1900年前后進(jìn)行了果蠅的系統(tǒng)實驗，不僅出色地證明了孟德爾理論的正確，而且進(jìn)一步將孟德爾定律推廣到動物及一切細(xì)胞生物領(lǐng)域。摩爾根的研究工作使孟德爾定律更加璀璨奪目，他也就變成了組裝巨石和圓柱建造神殿的巨人。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著生物科學(xué)進(jìn)入分子生物學(xué)時代

孟德爾和摩爾根成為細(xì)胞遺傳學(xué)的創(chuàng)始人。孟德爾奠定的現(xiàn)代遺傳學(xué)，又先后經(jīng)歷了細(xì)胞遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)和基因遺傳工程等一個又一個偉大的新時代。

1910年，世界各國學(xué)者集資，在布魯恩圣托馬斯修道院前的廣場上，為孟德爾建立了大理石雕像。每年成千上萬來自天涯海角的人們，到修道院瞻仰這位偉大的遺傳學(xué)奠基人。

今天，通過摩爾根、艾弗里、赫爾希和沃森、克里克等人的研究，已經(jīng)使生物遺傳機(jī)制——這個使孟德爾魂牽夢繞的問題，建立在遺傳物質(zhì)DNA的基礎(chǔ)之上。隨著科學(xué)家破譯了遺傳密碼，對遺傳機(jī)制有了更深刻的認(rèn)識?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)開始向控制遺傳機(jī)制、防治遺傳疾病、合成生命等更大的造福于人類的工作方向前進(jìn)。然而，所有這一切都有那些修道院后花園豌豆的功勞，都與圣托馬斯修道院那個獻(xiàn)身于科學(xué)的修道士的名字相連。

學(xué)貴精不貴博?！檬疾坏降兀蝗缰靡患s到地也。

——戴震