孟德尔依据减数分裂的相关原理进行“演绎推理”的过程?

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教育假说—演绎法 |
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疑难问题:很多学生对孟德尔发现遗传定律的过程不够清晰,特别是“假说—演绎法”中的演绎过程不熟悉,一知半解。其实是没有真正体会到孟德尔发现遗传定律的伟大所在,没有体会到科学方法的重要性:观察和分析现象→提出问题→推理和想象→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。
孟德尔并不是依据减数分裂的相关原理进行“演绎推理”的过程,因为那时还没有减数分裂理论,减数分裂理论是在1883年以后才出现,而孟德尔遗传定律是在1865年发现的。
那么孟德尔是怎么进行演绎推理的?
假说—演绎法是现代科学研究的常用方法,是在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。通过学习孟德尔豌豆杂交实验可以较好地体验“假说—演绎法”的应用。
一、科学实验发现事实
孟德尔以豌豆为实验材料进行了一对及两对相对性状的杂交实验,基本程序是:以具有相对性状的亲本(P)杂交得F1→让F1自交得F2→对F2的性状表现进行统计分析→得出性状分离比为3:1(一对)。
如何解释“F1表现一种性状,F2性状分离且呈现一定分离比”呢?孟德尔通过推理想象,提出如下假说:
1.生物的性状由遗传因子决定。
2.体细胞中遗传因子成对存在:纯合子的遗传因子组成相同,杂合子的组成不同。
3.生物体在形成生殖细胞——配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中,每个配子中只含有成对遗传因子中的一个。对F1而言,一对相对性状时,形成2种等量且不同的配子。
4.受精时,雌雄配子随机结合。一对相对性状时,F2有4种组合、2种表现型、比例为3:1。
孟德尔分析:如果F1产生两种配子,它们的数量比是1:1,用F1与白色豌豆杂交,则会出现两种基因型的个体,并且表现型有两种,它们的数量比是1:1。这其实就是测交实验的设计,是对其假说的演绎。
要注意的是孟德尔设计的测交实验实际检验的是由假说演绎出来的推论而不是假说本身,要直接验证假说可以用花粉鉴定法。
上述假说是否符合实际,其核心在于“F1产生的配子类型及比例”。根据假说,隐性亲本只产生一种配子,不影响后代的表现型,如果让F1与隐性亲本杂交(即测交),所得后代表现型及其比例只与F1产生的配子有关,即一对相对性状时,后代表现型应为2种、比例为1:1。
四、实验检测揭示规律
接来的任务是要对测交实验设计的实施验证,孟德尔用F1与白色豌豆进行测交实验,结果发现它们的后代出现了两种表现型,数量比是1:1。即所得后代的表现型及其比例与预期相符,证明了假说的正确性,发现了分离定律和自由组合定律。
至此孟德尔才得出结论:在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。