孟德尔定律的发现和达尔文自然选择学说的建立

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分类: 生物学史与学家 |
分析:最近看到一个试题涉及到遗传两大定律发现的时间比达尔文自然选择学说建立晚,有必要搞清楚这两个重大成果的历史背景,二者之间也有着必然的联系。
其实,孟德尔遗传定律的发现经过了二个阶段。
1.孟德尔的重大发现(1866年)
1856年,为了探究控制杂种形成和发育的规律,孟德尔在奥地利布隆(现属捷克)的奥古斯丁修道院中,进行了长达8年的豌豆杂交实验。他在实验中对于解决什么问题,选择什么材料,怎样分析结果等,都有一个十分清楚的构想。他创造了一整套全新的遗传学研究方法,这主要包括:单因子分析法、数学统计法和测交实验法等。严谨正确的科学方法,使孟德尔的实验结果真实地反映出了生物遗传的实质。
1865年,在奥地利布隆自然科学协会每月例会上,孟德尔分两次(
2月8日和3月8日)报告和解释了他的豌豆杂交实验之目的、方法和过程。在这个报告中,孟德尔着重根据统计到的实验数据进行了深入的理论论证,详细地陈述了他独特的遗传学分析方法,提出了关于遗传因子分离和组合的新观念。
1866年,孟德尔对他的豌豆杂交实验结果,经过再次核查各年的实验记录而未发现有什么错误后,以题为“植物杂交的实验”之论文,发表在布隆自然科学协会会刊第4卷上。
孟德尔的论文,当时曾分送到德国植物学会、英国皇家学会、法国科学院、奥地利维也纳大学和美国哥伦比亚大学等国内外130多个科学研究机构和大学的图书馆。但是各方面都没有作出任何的反应,整个科学界对此保持沉默。谁也没有认识到,在孟德尔的论文中,蕴藏着一个划时代的发现。
这样,被后人视为科学实验和资料丰富透彻的重要典范的孟德尔论文,由于“时机不成熟”,超越了当时学术界的认识水平,便在布满灰尘的各国图书馆的书架上,默默无闻地沉睡了30多年。
2.孟德尔遗传定律的重新发现(1900年)
1899年7月11日~12日,以“植物杂交工作国际会议”之名义,在英国伦敦召开的第1届国际遗传学大会上,英国遗传学家贝特森宣读了《作为科学研究方法的杂交和杂交育种》的论文,提醒人们注重研究生物单个性状的遗传原理,指出:“如果要使实验结果具有科学价值,那就一定要对这种杂交后产生的子代,从统计学上加以检验。”
早在1897年,贝特森便就生物如何进化的问题,开始对家鸡的冠形和羽色等性状进行杂交实验。在实验中,他不仅发现了与孟德尔类似的分离比率,还了解了对杂种后代进行统计学分析的重要性。可见,不论是研究方法,还是实验结果,贝特森都很接近30多年前的孟德尔。这也说明了孟德尔遗传理论,此时被学术界接受的时机已经成熟。
在这次大会召开后的第二年,德弗里斯的《杂种的分离律》、科伦斯的《关于品种间杂种后代行为的孟德尔定律》以及丘歇马克的《豌豆的人工杂交》等三篇论文,相继在《柏林德国植物学会》杂志第18卷上发表(三篇论文收到的时间分别为1900年的3月14日、4月24日和6月2日)。这样,三位不同国度的植物学家通过各自独立的植物杂交实验,并在研究论文发表的前夕查阅有关文献,而几乎同时重新发现了孟德尔早在1866年发表的论文──“植物杂交试验”。科学史上把这一重大事件称为孟德尔定律的重新发现。
3.达尔文自然选择学说的建立
《物种起源》是达尔文(1809 –1882)论述生物进化的重要著作,出版于1859年11月24日。该书大概是19世纪最具争议的著作,其中的观点大多数为当今的科学界普遍接受。在该书中,达尔文首次提出了进化论的观点。他使用自己在1830年代环球科学考察中积累的资料,达尔文试图证明物种的演化是通过自然选择(天择)和人工选择(人择)的方式实现的。
4.二者之间的关系
如果达尔文知道遗传学家孟德尔的实验,就不会在遗传问题上陷入绝境了。孟德尔在1865年就已经发现了两大定律。生物遗传并不融合,而是以基因为单位分离地传递,随机地组合。因此,只要群体足够大,在没有外来因素(比如自然选择)的影响时,一个遗传性状就不会消失。在自然选择的作用下,一个优良的基因能够增加其在群体中的频率,并逐渐扩散到整个群体。
很显然,孟德尔主义正是达尔文所需要的遗传理论。可惜,孟德尔的发现被当时的科学界完全忽视了。具有讽刺意味的是,当孟德尔主义在1900年被重新发现时,遗传学家们却认为它宣告了达尔文主义的死亡,在他们看来,随机的基因突变,而不是自然选择,才是生物进化的真正动力。只有一些在野外观察动植物行为的生物统计学家仍然信奉达尔文主义,因为他们所观察到的生物对环境的奇妙适应性,是无法用随机的突变来解释的。