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孟德爾創(chuàng)立遺傳學(xué)
十九世紀(jì),生物學(xué)取得了巨大的進步,從宏觀上弄清了遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是基因,發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞及其各部分的功能,創(chuàng)立了生物進化學(xué)說,為以后分子生物學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是,由于研究手段的局限性,人們還不能具體地了解遺傳物質(zhì)更深一個層次的具體結(jié)構(gòu)以及它們影響生物性狀的具體機制,生物學(xué)還停留在非定量、非精確描述的初步階段。二十世紀(jì)以來,化學(xué)和物理學(xué)有了飛躍的發(fā)展,并開始向生物學(xué)滲透。二十世紀(jì)初形成了生物化學(xué),第二次世界大戰(zhàn)前后,物理學(xué)的思想和方法又與生物學(xué)相結(jié)合,F(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)滲入到生物學(xué)中,引起了生物學(xué)革命。
這個革命的主要標(biāo)志是分子生物學(xué)的誕生,它使生物學(xué)進入定量的、分子水平的階段,取得了一系列震驚世界的科學(xué)成果。特別是遺傳密碼的破譯,敲開了生命科學(xué)的大門。
一些科學(xué)家認(rèn)為,正象二十世紀(jì)初相對論和量子理論使在物理學(xué)發(fā)生的革命一樣,今天的分子生物學(xué)使生物學(xué)經(jīng)歷著這場深刻的革命,它給人類帶來的影響也是不可估量的。
繁殖和遺傳是生物界的特有現(xiàn)象,生物在繁殖的過程中既有深刻的遺傳保守性,又有變異性。變異性使生物有可能產(chǎn)生出更適應(yīng)新環(huán)境的新個體,遺傳性又使新的特點鞏固下來,遺傳給后代。
生物究竟是怎樣遺傳的,有沒有規(guī)律?遺傳的本質(zhì)是什么?這是長期以來困惑人們的重大問題之一。十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初,孟德爾和摩爾根(Thomas Hunt Morgan,1866~1945,美國生物學(xué)家)的基因?qū)W說的建立,使人們對生物遺傳的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識大大跨進了一步。
達爾文進化論的一個不足,就是忽視了遺傳所引起的物種突變。在二十世紀(jì)初,關(guān)于遺傳的研究取得了顯著進展。
一九00年,荷蘭的植物學(xué)家、遺傳學(xué)家德?弗里斯(1848~1935)、德國的植物學(xué)家科倫斯(1864~1933)和奧地利的植物學(xué)家切馬克各自發(fā)表文章,都稱贊一個科學(xué)界不知道的奧地利人孟德爾(Johann Gregor Mendel,1822~1884),因為他發(fā)現(xiàn)了重要的遺傳學(xué)定律??孟德爾定律。這就是后來人們所說的孟德爾定律的再發(fā)現(xiàn)。
這究竟是怎么回事呢?原來他們?nèi)烁髯栽谶z傳學(xué)研究上獲得重要發(fā)現(xiàn),都準(zhǔn)備發(fā)表論文,就去查閱以前的文獻資料,又都發(fā)現(xiàn)了三十多年前孟德爾的文章。孟德爾在十九世紀(jì)后半期的發(fā)現(xiàn),奠定了現(xiàn)代遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。
一九零0年,孟德爾定律的再發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)轟動了當(dāng)時的生物學(xué)界,大大地加速了遺傳學(xué)的發(fā)展,標(biāo)志著現(xiàn)代遺傳學(xué)的建立。
這三位科學(xué)家都作出了正直而誠實的決定,不把遺傳學(xué)上這一發(fā)現(xiàn)歸功于自己,而是大聲疾呼以引起人們對孟德爾發(fā)現(xiàn)的注意,并把自己的研究成果,作為孟德爾的發(fā)現(xiàn)的新的證明予以發(fā)表。這件事成了科學(xué)史上的美談。
一八二二年,格里高?約翰?孟德爾生于奧地利的西里西亞附近一個貧苦農(nóng)民的家庭里,從小愛好園藝。
他十六歲的時候,因家境貧困,交不起學(xué)費,不得不自謀生路。他曾經(jīng)大病三次感到前途渺茫,在一八四三年進入了布魯恩(現(xiàn)在捷克斯洛伐克的布爾諾)的修道院作修道士,學(xué)習(xí)了四年的神學(xué)課。一八四七年,他獲得牧師職位。
在朋友們的幫助下,他于一八五O年到維也納大學(xué)理學(xué)院深造。在這里他參加了維也納動植物學(xué)會,并在學(xué)會上宣讀過關(guān)于害蟲危害農(nóng)作物方面的論文。
一八五三年復(fù),他回到了布魯恩修道院,后當(dāng)了奧古斯蒂納教會修道院的院長,此外,他還擔(dān)任時代學(xué)校的動植物教師。這所修道院是當(dāng)?shù)氐囊粋學(xué)術(shù)和科學(xué)研究的中心。
孟德爾十分喜愛園藝,可以算是一個業(yè)余植物學(xué)家。從一八五七年起,結(jié)合教學(xué),他從事植物的雜交實驗工作。
孟德爾除了遺傳學(xué)上的偉大發(fā)現(xiàn)外,別無建樹,在平靜安穩(wěn)中度過了自己的一生。
孟德爾愛好統(tǒng)計學(xué)和園藝學(xué),這兩者的結(jié)合,對他在遺傳學(xué)上的發(fā)現(xiàn)起了很大的作用。從一八五七年開始,孟德爾連續(xù)八年栽培豌豆.精心地進行豌豆的雜交試驗。
他經(jīng)常在園地里觀察植物的生長,進行授粉雜交,收集種子并作好各種標(biāo)記、歸類和整理。在整個實驗過程中,他處理過近三萬株的豌豆。
經(jīng)過八年的艱苦工作,他得出了兩條重要的遺傳定律,即分離定律和自由組合定律。在一八六五年的布爾諾自然科學(xué)協(xié)會上,他發(fā)表了《植物雜交實驗》的論文,引起了熱烈地討論,該論文發(fā)表在《布爾諾自然科學(xué)協(xié)會雜志》上。
他在論文中首先提出了遺傳單位(現(xiàn)在叫基因)的概念,并闡明了遺傳的規(guī)律,后來被稱為“孟德爾定律”。[-(@_@)-]
一八六六年底,刊登孟德爾研究的論文的刊物被送到一百二十多個學(xué)會和大學(xué)里,但是,幾乎沒有人讀這篇文章,始終沒有引起學(xué)術(shù)界的注意,足足被埋沒了三十五年之久。
在他完成這項精心設(shè)計的實驗后不久,他被選為修道院院長。繁忙的院務(wù)和多病的身體使他沒有更多的時間進行這項研究。一八八四年,這位現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人——孟德爾去世,當(dāng)時沒有一個人把他當(dāng)作一位科學(xué)家,也沒有一個人承認(rèn)他的科學(xué)理論。
一直到一九零O年春天,才被三個不同國籍的科學(xué)家,耶德國的科倫斯、荷蘭的德?弗里斯、奧地利的切馬克幾乎同時發(fā)現(xiàn)和引證,他們用自己的試驗證明了孟德爾研究成果的重要性和正確性。于是,正如其它科學(xué)上的偉大發(fā)現(xiàn)一樣,孟德爾和他的遺傳定律,一下子就傳遍了全世界,引起了人們巨大的反響,成了近代遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。
孟德爾定律再發(fā)現(xiàn)以后,遺傳學(xué)的研究很快把孟德爾定律同細(xì)胞學(xué)的成就結(jié)合起來,開展了大量實驗工作,成績卓著。以后,又同分子生物學(xué)相結(jié)合,發(fā)展了標(biāo)志著生物學(xué)革命的分子遺傳學(xué)。由于這些成就,使遺傳學(xué)成為二十世紀(jì)生物學(xué)中思想最活躍、成就最顯著的科學(xué)之一。
溯源追本,大家公認(rèn)孟德爾定律是現(xiàn)代遺傳學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ),孟德爾為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基人。
豐富和發(fā)展了孟德爾遺傳學(xué)說的是美國生物學(xué)家摩爾根(1866~1945),他建立了基因說,使遺傳學(xué)理論獲得了第二次發(fā)展。
和摩爾根一起工作的還有一位出色的青年科學(xué)家穆勒(1890~1968),他第一個用人工方法使果蠅產(chǎn)生突變,并用實驗證明天射線劑量和基因突變率成正比。
事實上,摩爾根的基因論和穆勒的人工突變的成就,對學(xué)術(shù)界的震動大大地超出了生物界。三十年代以來,由于他們在遺傳學(xué)上的成就,使一些知名的物理學(xué)家,如薛定愕、波爾、貝爾納、化學(xué)家鮑林等人都對遺傳學(xué)產(chǎn)生了很大的興趣。這些科學(xué)家的一些研究成果和著作反過來又推動了遺傳學(xué)的大發(fā)展。
摩爾根等人的科學(xué)成就同孟德爾遺傳定律、分子遺傳學(xué)一起,被視為遺傳學(xué)發(fā)展史上的三個高峰。
孟德爾是遺傳學(xué)的奠基人。他發(fā)現(xiàn)的遺傳規(guī)律,被人們稱為“孟德爾定律”。
孟德爾定律包括下述三個方面的內(nèi)容:
1.顯性規(guī)律一具有相對性狀的純質(zhì)親本雜交時,由于某個性狀對它的相對性狀的顯性作用,于一代所有個體都表現(xiàn)出這一性狀。例如紅花豌豆和白花豌豆雜交,于一代都是紅花,因為紅花對白花是顯性;
2.分離規(guī)律一第一遺傳定律。在子一代中表現(xiàn)為分離現(xiàn)象,出現(xiàn)紅花和白花,成3:l的比例。即在身體細(xì)胞中成對的因子,在形成配子時,各自分離,在遺傳上保持純潔性。而且,雜種所產(chǎn)生的不同配子數(shù)相等,各種配干的結(jié)合概率相等;
3.獨立分配規(guī)律,也叫作自由給合定律一第二定律。也就是說,在兩對或兩對以上的相對性狀的雜交中,于二代出現(xiàn)獨立分配現(xiàn)象。
孟德爾遺傳定律第一次用數(shù)學(xué)方法定量地把生物遺傳規(guī)律表示出來,在生物學(xué)史上有重大意義。一九零九年,荷蘭遺傳學(xué)家約翰遜(1857~1927)提出用“基因”這個術(shù)語代替孟德爾的遺傳“因子”,此后,基因這個概念便一直為生物學(xué)界所使用。
一九零零年孟德爾定律的再發(fā)現(xiàn),曾經(jīng)轟動了當(dāng)時的生物學(xué)界,大大加速了遺傳學(xué)的發(fā)展,標(biāo)志著現(xiàn)代遺傳學(xué)的建企。