【高中生物】孟德尔之遗传学

【高中生物】孟德尔之遗传学
【摘要】十九世纪，各国的科学家都先后进行了大量的植物杂交实验，只有奥国的孟
德尔（gregorjohannmendel,1822～1884）以其非凡的研究天赋和创新的实验方法，发现
了遗传定律。

遗传学是在孟德尔遗传定律的基础上逐步成长并建立起来的。

孟德尔的卓越发现来自
他高度创造性的豌豆杂交实验，他于1866年发表的《杂交实验》之论文，被认为是科学
文献中的经典文章。

然而，孟德尔并不是第一个进行杂交实验的科学家，在他之前，已有
不少的科学家相继进行了不同植物的杂交实验。

孟德尔之前的杂交实验
18～19世纪期间，为了对植物进行品种改良以获得新的植物类型，并探讨杂种形成的理论，在欧洲一些皇家科学院公开悬赏科学论文的激励下，科尔罗伊德（josephgottliebk?elreuter,1733～1806）等大批科学家开始进行一系列的植物杂交实验。

他们的研究工作为孟德尔遗传定律建立了一个广泛的基础。

科尔罗伊德被誉为「近代
植物杂交实验之父」。

他先后用138种植物进行了500多个不同的杂交实验，第一次证明
了两个亲本的遗传贡献是相等的。

他在某些实验中已发现，后代可出现类似亲本的性状，
并描述了后代发生明显的性状分离现象。

但是，他没有进行有关支配个体单一性状遗传定
律的研究。

奈特（thomasandrewknight,1759～1838）于1799～1833年用豌豆展开了杂交实验。

他在实验中，认真地给花朵摘掉雄蕊后再传粉，并以回去雄后未传粉的花作对照组，辨认
出了豌豆种子的灰色对白色为显性。

他用白色种子的亲本和杂种紫菊，获得的下代种子存
有白色和灰色两种类型，但他没回去计数过杂种后代的性状拆分比例。

萨格莱特（augustinsageret,1763～1851）在1826年进行的甜瓜杂交实验中，把两
个亲本的性状排成一组组相对性状，不仅证实了显性现象，也发现了不同性状的独立分离。

盖特纳（carlfriedrichvong?rtnor,1722～1850）就是孟德尔之前最博学、最刻苦、
最存有成就的科学家。

较之前人，他在实验方法和对杂种的比较叙述上，都存有了非常大
的进展，先后分析将近一万个杂交实验。

在玉米杂交实验中，他观测至黄色籽粒与其它颜
色籽粒的拆分比例为3.18:1，然而他无法对此做出任何表述。

他于1837年刊登的得奖论
文《植物杂种构成的实验和观测》被孟德尔十分深入细致地研究过，称作「里面记述了很
多有价值的观测」。

诺丁（charlesnaudin,1815～1899）在其10年的植物杂交实验研究中，也看到了杂
种的性状分离，提出了「杂种后代分别保留着双亲性质」的重要假设。

但他也没有去分析
杂种的分离比，更未注意到这种分离的重要性。

可知，至孟德尔展开研究之前，这些先驱们在实验方法和思维上都存有着非常大的瑕疵。

他们都过分满足用户直观地叙述实验的结果，没一个人对实验结果展开分类分析。

他们谁也没把杂种后代的性状拆分看作就是最关键的变化，当然也就谈不上应用领域数学分析的方法，从可以变化的群体角度回去表述所看见的遗传现象。

但是不管怎样，到了19世纪50年代，经过大量的植物杂交实验，先驱们已经清楚地证实了遗传定律中的许多事实。

需要新的方法来解决遗传问题，并引进合适的概念阐述遗传理论的时机已经成熟了，而发现遗传定律的历史重任便落到了孟德尔身上。

孟德尔的植物杂交实验
孟德尔是遗传学史上第一个对遗传现象作出系统实验研究的科学家。

他的认真求实、坚韧不拔的实验态度，严谨有序、富有创新的科学方法成为科学研究的典范。

孟德尔指出：「如果人们不敢一已经开始就并使顺利的可能性陷于危险的境地，那么就要尽可能地认真挑选搞这种实验的植物」。

在研究了盖特纳等人的杂交实验后，他选用豌豆作为实验材料。

豌豆具有稳定、易识别的性状，又是严格的自花传粉植物，便于进行杂交。

他从搜集到的34个豌豆品种中挑选出22个品种，经过纯系培育，从中确定了7对相对性状，分别进行杂交实验。

这样,孟德尔的研究工作，便限定于彼此间差别十分明显的单一性状之遗传过程，从而简化了实验的条件。

孟德尔将具备一对相对性状的植株为一组展开杂交，例如种子圆粒×种子皱粒、低茎×狼茎等。

在所有7组与实验中，他观测至无论是拓扑还是反交，f1都只整体表现双亲一方的性状，即为显性性状。

而对应的隐性性状则消失不见踪影。

在f1自花产生的f2子代中，除了存有显性性状外，还发生了f1未呈现出的隐性性状。

与先驱们以往的发现最大不同之处就在于孟德尔分类处理了f2中被前人认为是无规律的变异，他运用群体分析的方法，统计分析f2数以万计的种子和植株，确定了各种类型之间的数量关系。

他就这样发现f2中的显性个体数和隐性个体数之比总是接近3:1。

将大量的f2自交产生的f3中,他又发现凡是f2表现显性性状的类型中，总有三分之二的个体（即杂种）再度呈现了3:1的性状分离。

孟德尔敏锐地觉察到杂种后代表现出的这种3:1的性状分离比必然反映着某种遗传的规律性。

对于实验中辨认出的3:1的性状拆分现象，孟德尔运用假设──推理小说的方法展开表述。

他推断每个性状都由相同的或相同的两个因子（即为后来称作的基因）所代表，并以符号形式表达出来。

如果用aa代表显性亲本，aa代表隐性亲本；aa则代表亲本中整体表现出来a因子代表的显性性状。

源自显性亲本的a因子和源自隐性亲本的a因子在f1中不二者混合，各自单一制。

在f1产生生殖细胞时，a和a必须彼此拆分，分别步入相同的生殖细胞中，由此构成比例为1:1的两种生殖细胞，每个生殖细胞中只所含成对因子中
的一个。

在受精卵过程中，雌雄生殖细胞随机女团，结果构成的f2为aa＋2aa＋aa，其中aa、aa均整体表现显性性状，aa整体表现隐性性状，显隐之比刚好就是3:1。

为了证明这种假设，孟德尔进而设计了侧交实验（即把f1与一个隐性类型相交），以检测f1产生的生殖细胞之类型及其比例。

他对侧交实验所做的彻底分析表明所有预期将要出现的类型及比例，完全符合他的理论假设。

由于分散在单一性状和它们在后代中犯罪行为的研究就是运用了假设和实验相互依存的模型，孟德尔总结出来了「在杂种体内，源自母方和父方的相同因子从不混合，在生殖细胞构成时，不可避免地必须出现拆分」的理论，从而根治了人们对融合遗传的坚信，阐明出来生物遗传的最为基本规律──拆分定律。

此后，孟德尔将他的新看法推展至包含两对以上相对性状的杂交实验的研究，阐明出来了自由组合定律。

1865年2月8日和3月8日，孟德尔在奥国小城布隆（现属捷克）的自然科学协会会议上报告他的豌豆杂交实验成果。

1866年又以题为《植物杂交实验》的论文发表在该协会会刊第4卷上。

正像他在这篇论文的绪言中所写道的：「在所有已搞的大量实验中，没一个就是这样的规模和方法，能够确认杂种后代中发生的各种类型的数目；或是很有把握地把每代发生的各种类型展开分类；或是确认这些类型的统计学关系。

必须专门从事这么大规模的工作就是须要勇气的，但这样的工作，就是我们最后解决问题唯一且恰当的方法。

」
孟德尔正是以极大的勇气，不拘泥于前辈思想的束缚，勇于革新实验方法，在处于孤立、面临种种困难的情况下，进行了长达8年的豌豆杂交实验。

他以敏锐的眼光精心选择了实验材料；以深邃的构思合理设计了实验程序；以精确的数学分析方法恰当处理了实验结果。

由此，他才能从表面上看来似乎是偶然的现象中，成功地发现人类对自然界之了解中杰出贡献之一的遗传定律，从而奠定了现代遗传学的基础。