20世纪,有关遗传的科学研究取得了显著进展。科学家们指出,现代遗传学发展的基础,是孟德尔的遗传定律。但是,当孟德尔于1866年发表关于遗传学的论文时,却没有产生应有的影响,直到20世纪之初,这条奠定现代遗传学基础的孟德尔定律才被后人发现。
1900年,荷兰植物学、遗传学家胡戈、德弗里斯(1848—1935)、德国植物学、遗传学家卡尔·埃尼奇·科伦斯(1864—1933)、奥地利植物学家埃利奇·切马奇(1871—1963)等3人通过各自的努力,发表文章,独自对自己所从事的豌豆实验得出与孟德尔相同的结论,在查阅专题文献时,发现这是孟德尔早在34年前就做过的工作。1900年1月,科伦斯在关于玉米杂交实验的报告中引用了孟德尔的工作。1900年3月,德弗里斯也在实验报告中重述了孟德尔的工作。1898年春,切马克开始做豌豆育种实验,1900年在总结实验结果的过程中,发现孟德尔早巳做过这些实验,而且在某些方面,自己的实验还没有孟德尔做得好。
孟德尔的遗传定律在30多年后被重新发现,加快了遗传学的研究速度。发现孟德尔定律的上述3位科学家对此项工作的贡献,在于“再发现”。
1822年7月22日,孟德尔出生在奥地利一个贫苦农民家里。他自幼对自然科学感兴趣。他16岁时因家境贫困,交不起学费,不得不自谋生路。他曾经3次大病,感到前途渺茫,于1843年时进入布台恩(现在的捷克斯洛伐克布尔诺)修道院做修道士,主学4年神学课程,仍自学自然科学。1847年任神父。1850年参加牧师资格考试未中。1851—1853年到维也纳大学学习自然科学,还参加了维也纳动植物学会,发表过论文。1853年,他从维也纳回到布台恩修道院。孟德尔十分爱好园艺,可以算是一个业余植物学家。他在修道院的小花园中栽培了豌豆、菜豆、玉米、草莓等多种植物,经常进行各种植物的杂交实验。
孟德尔从豌豆杂交实验中,总结出两条遗传学的基本定律。他选择豌豆的一些明显特征作为观察对象,比如株茎的高和矮、种子的颜色(黄和绿)和形状(圆形或皱皮)。他把不同品种的豌豆种子分类保管,连续多年观察杂交后代特征的变化情况。孟德尔发现,高茎豌豆和矮茎豌豆杂交产生的后代都是高茎。他把象高茎这种能够在杂种第1代中表现出来的性状叫做显性性状。他又把杂种第1代高茎豌豆单独播种,让一棵植物的花粉落在同一棵植物的雌蕊上,也就是自花授粉,结果在第2代中,却出现了矮茎豌豆。这表明矮茎这种性状虽然并不在第1代中表现出来,却并没有消失。他把象矮茎这种在杂交第1代中并不表现出来却仍旧保留的性状,叫做隐性性状。孟德尔特别注意显性性状和隐性性状在杂种第2代、第3代中出现的数字比例。结果发现在第2代中,呈现出显性性状和隐性性状的植株比例是3比1。在大量精确的实验数字统计基础上,孟德尔提出遗传因子分离定律。每一性状在遗传过程中有来自父本和母本的两个遗传因子。两个因子都是独立的,互相不影响。在杂种第1代中只有显性因子起作用;隐性因子虽然存在,但是没有起作用。两个遗传因子相互结合的机会均等,比如杂种第2代可能出现4种情况:代表高茎的因子相互结合,表现为高茎;代表高茎的因子和矮茎的因子结合,表现为高茎;代表矮茎的因子和高茎的因子结合,也表现为高茎;只有代表矮茎的因子相互结合,才表现出矮茎。所以,高矮植株的比例是3比1。
孟德尔还进一步研究了两对或者多对遗传性状在后代中出现的情况,比如把图形种子、黄色子叶的豌豆和皱皮种子、绿色子叶的豌豆杂交,第1代杂种豌豆都是圆形种子和黄色子叶。杂种第2代有4种类型:圆形黄色、圆形绿色、皱皮黄色、皱皮绿色。它们的比例大约是9比4比3比1。孟德尔把这种现象总结成遗传因子自由组合定律,也就是当杂种第1代自花授粉的时候,4种遗传因子自由结合的机会均等,因为有显性和隐性的差别,所以在杂种第2代中出现了上述比例。遗传因子分离定律和自由组合定律合起来简称做孟德尔定律。1865年,孟德尔在奥地利的自然科学学会第2次会议上宣布了自己的发现,但是没有受到人们应有的重视。1866年,孟德尔又把自己的研究成果写成论文《植物杂交实验》,刊载在奥地利自然科学学会年刊上,还是没有引起人们的重视,这份年刊在图书馆的书架上沉睡了30多年。
1868年,孟德尔任修道院院长,忙于事务,科学研究进行较少,但仍从事植物学、养蜂、气象观察等活动。他终生受同事及朋友的爱戴,但直至临终也未被视为伟大的生物科学家,只是当C·科林斯、E·切马克、H·德弗里斯分别得出与孟德尔相似的结论后,在文献中提到他被人遗忘的论文,于是孟德尔的学说被人重新发现,称为孟德尔主义。实践证明,这理论不但对遗传学,而且对整个生物学都有深刻影响,是生物学的基本原理之一。在20世纪初,重新发现的孟德尔遗传定律和细胞染色体的研究结合起来,获得了强大的生命力。
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