遗传的规律这首美妙的乐曲的“作曲家”是谁呢?
达尔文在他的学说中,强调了外在因素对物种变异的影响,但对于更重要的内部因素却未能给予足够的关注。虽然他曾指出:生物的遗传就是将“微芽”集中在生殖细胞内传给后代,但他未能深入系统的研究这种“微芽”。就在达尔文《物种起源》发表两年前,奥地利的圣汤玛斯修道神父孟德尔,在他的后院开始进行了长达八年的豌豆杂交实验。1857年,他种植了34个株系的豌豆,进行植物杂交的遗传研究。孟德尔首先考察了株的高、矮两种性状的遗传情况。研究结果发现,矮株的种子只能生出矮株,因此它属于纯种。而高株却不同,约1/3的高株种子能一直生育出高株。而其余的则只能生出一部分高株,一部分矮株,且比例总是1∶3。这表明,高株中既有纯种,也有杂种。
不同的豌豆
那么,如果矮株与纯种高株杂交会是什么情况呢?结果是一个惊人的发现:杂交生出的豌豆全是高株。而这一代高株进行自花传粉,新一代中1/4是纯矮种,l/4是纯高种,2/4是杂高种。
这种意外发现的规律,使孟德尔几乎不相信。后来,孟德尔还发现,豌豆的高、矮性状在遗传时表现有很大差异,前者是显性,后者是隐性。那么,这种显性、隐性的性状遗传是否具有普遍性呢?孟德尔又观察了豌豆的其他性状,结果发现了类似的遗传规律。
八年以后,孟德尔把自己所有的发现写成了一篇题为《植物杂交实验》的论文。文中阐述了他所发现的显性、隐性遗传现象和两个重要遗传学规律。但是,在生物体内究竟是什么东西决定了这些遗传规律呢?孟德尔提出了一种假说:生物的遗传性状是通过一种被他称为“遗传因子”的物质进行传递的。
孟德尔还指出,在生物体内,每种性状都是由两个遗传因子决定的:显性和隐性。在生物体形成生殖细胞时,原来成对的遗传因子由于不能同时进入一个生殖细胞,致使每个生殖细胞中只有一对遗传因子中的一个,只有雌、雄生殖细胞的合二为一而恢复成对。在孟德尔的学说中,成对的遗传因子在生物体形成生殖细胞时必然要分离被称为遗传学第一定律,即“分离定律”,而分离后的遗传因子再次组合成一对的遗传因子时,可以和原来并非是一对的遗传因子自由搭配在一起,共同进入一个生殖细胞中——这种各对遗传因子的独立分离和遗传因子的自由组合被称为遗传学第二定律,即“自由组合定律”。
在一次自然科学研究会上,他宣读了自己的论文。遗憾的是,他的发现并没有引起任何反响。一些权威的科学家甚至对此不屑一顾地说:“靠数一数豌豆能发现什么?”此后,这篇论文被尘封了长达34年之久,孟德尔也在默默无闻中悄然逝去。虽然他直到临终都在呼喊——
“看吧,我的时代就要来到了!”
孟德尔曾供职过的修道院
孟德尔虽然在遗传的内在规律和物质基础方面比达尔文的认识更深了一步,并支持和完善了生物进化理论,但在当时的条件下,孟德尔无法证实遗传因子的真实性,因此他的理论受到长期冷落。
1900年,荷兰植物学家德弗里斯、德国植物学家柯伦斯、奥地利植物学家西马克在各自的研究中分别发现了分离定律和自由组合定律的现象。当他们查询有关资料时,才发现孟德尔的科学论述。在孟德尔逝世十六年后,孟德尔定律和遗传因子学说的重要价值才被人们“重新发现”。
随着人们对于遗传规律的深入研究,遗传学作为一门独立学科诞生了。孟德尔被认为是这门科学的奠基人。