用哲学方法研究具体科学的尝试 

              遗传基因理论创立的逻辑基础

                                    (学术论文)

                                作者：贾长勤

 这篇论文于2007年10月，发表在中国科协主管、湖北省科协主办的《科协论坛》杂志上。

     论文简介：本文通过对遗传基因理论创立过程的详尽分析，揭示了遗传基因理论创立的逻辑基础，而这一“创新逻辑”的推理模式具有科学方法论的普遍意义。

      （一）、孟德尔生物遗传基因学说创立过程的逻辑分析

    发现实例：1802年，法国博物学家拉马克（J.B.Lamarck,1744～1829）发表了《对有生命天然体的观察》的论文，他从动物学角度阐述了生物演变是由简单到复杂的进化过程；1859年，英国生物学家查理·达尔文（C.harles Darwin, 1809～1882）出版了他的生物学巨著《物种起源》，给出了生物进化的规律；那么，生物遗传是否也有规律呢？

    1857～1865年，贫苦农民家庭出身的奥地利牧师孟德尔（G.Mendel,1822～1884）在修道院的花园里进行了长达8年的豌豆杂交试验。他将不同颜色的豌豆进行杂交，追踪观察这些性状在后代的分布情况，并进行仔细的统计分析。孟德尔通过大规模的实验表明，生殖细胞是遗传性状的载体。

    孟德尔想，既然生殖细胞是遗传性状的载体，那么究竟是生殖细胞的哪一部分是遗传性状的载体呢？由于当时人们还未弄清细胞内部的详细结构，于是他猜测遗传性状是被生殖细胞内部一种分散的单位（遗传因子）所携带而在世代中传递的。他为这种遗传因子的存在提供了大量的实验证据，而对这种因子本身却讨论得很少。这种遗传因子在孟德尔那里还是一种“看不见、摸不着”的假定。

    1866年，孟德尔在奥地利的一个地方杂志上发表了他的论文《植物杂交的试验》，阐述了他的生物遗传学说，然而却没有引起同时代人们的注意。到了1900年，这篇论文才被荷兰的德弗里斯（H.de Vries,1848～1935）、德国的柯伦斯（C.Correns,1864～1933）和奥地利的丘歇马克（S.E.von Tschermak,1871～1962）等三位科学家重新发现，从此孟德尔的遗传学说成为20世纪生物学发展的一个起点。

    创新逻辑分析：

    聚焦推理：

        已知：生殖细胞   →    遗传性状载体

        联想：生殖细胞（整体）～ 生殖细胞（部分）

        推论：生殖细胞（部分）  →    遗传性状载体

        假说：遗传因子（假定）  →    遗传性状载体

                 （奥地利：孟德尔）

   （二）、生物遗传物质——染色体发现过程的逻辑分析

    发现实例：19世纪30年代，随着消色差显微镜的问世，人们得以观察到有机细胞的内部结构。1832年英国植物学家布朗（R.Brown,1773～1858）观察到植物细胞核；不久，捷克生理学家普金叶（J.E.Purkinje,1787～1869）观察到动物细胞核。

    1879年，德国生物学家弗莱明（W.Flemming,1843～1915）发现了细胞核中的染色体；1882年，弗莱明又在细胞的有丝分裂中，发现细胞核中的染色体被准确地均等地分配到两个子细胞中去。1887年以后，贝纳登（V.Beneden,1845～1910）、斯特劳伯格（E.Stra Sburger,184～1912）等人相继发现了在受精作用中精核和卵核提供了等量的互补的染色体。德国生物学家威斯曼（A.Wcismann,1834～1914）认为，细胞分裂中这种精确的机构表明染色体是遗传的物质基础，是遗传性状的载体。

    1908年，美国人摩尔根（T.H.Morgan,1866～1945）所做的果蝇遗传实验，进一步证实了染色体是遗传性状的载体。1915年，摩尔根同他的学生斯蒂文特（A.H.Startevent,1891～1971）、布里奇斯共同发表了划时代的著作《孟德尔遗传机理》以及《遗传的物质基础》，系统地阐述了生物遗传的染色体理论。1936年，经过布里奇斯（C.Bridges,1889～1938）等人的努力，绘制出第一张染色体遗传图——果蝇染色体遗传图。

    创新逻辑分析：

    聚焦推理：

        已知：生殖细胞   →   遗传性状载体

        联想：生殖细胞（整体）～ 生殖细胞（部分）

        推论：生殖细胞（部分）  →   遗传性状载体

        实验: 生殖细胞核中的染色体   →   遗传性状载体

         （德国：弗莱明、威斯曼） （美国：摩尔根）

   （三）、生物遗传物质——基因DNA发现过程的逻辑分析

    发现实例：化学分析表明，染色体是由蛋白质和核酸（DNA—脱氧核糖核酸和RNA—核糖核酸）这两种主要成分构成的，那么，哪一种成份是遗传性状的载体呢？

    1838年，美籍德国人德尔布留克（M.Delbrück,1906～1981）美籍意大利人鲁利亚（S.Luria,1912～   ）和美国人赫尔希（A.D.Hershey,1908～   ）组成了病毒小组，从事遗传信息的研究。他们摒弃了果蝇这一经典遗传学的实验系统而采用噬菌体作为新的实验对象（噬菌体是使细菌染病的病毒，噬菌体和所有病毒一样，仅仅有两种分子即蛋白质和核酸组成：一个蛋白质外壳包围着核酸分子）。他们在细菌及噬菌体的遗传学方面做了大量基础性研究，分子生物学的大量资料是从他们所建立的大肠杆菌——噬菌体的实验工作系统中取得的。但是，由于他们把注意力集中在蛋白质上而忽视了核酸，所以在遗传信息的研究上，一直没有重要突破。

    1950年，赫尔希和蔡斯（M.Chase,1921～    ）利用噬菌体工作系统设计了以放射性示踪物去跟踪噬菌体感染过程的实验。他们在1952年发现当一个噬菌体感染一个细菌细胞时，噬菌体将它的DNA（脱氧核糖核酸）“注射”到宿主细胞中，而把蛋白质留在外面，最后从宿主细胞中释放出来的新一代噬菌体是跟原来一样的噬菌体。由此可见，在噬菌体的生活史中，DNA是时代之间唯一的连续物质。他们又证明在没有外壳蛋白存在的情况下，噬菌体的DNA单独具有感染性，并且能在宿主细胞中生成完整的病毒后代。由于赫尔希用同位素去追踪DNA和蛋白质在病毒繁殖过程中的动向，实验的精确性是无可怀疑的。它是20世纪最著名的生物学判决实验，它确定无疑的证明了DNA是遗传的物质基础，是遗传性状的载体。现在已经查明，基因就是DNA（脱氧核糖核酸）。

    创新逻辑分析：

    聚焦推理：

        已知：染色体  →   遗传性状载体

        联想: 染色体～核酸（蛋白质）（整体～部分）

        推论：核酸（蛋白质） →   遗传性状载体

        实验：DNA（脱氧核糖核酸） →   遗传性状载体

                （美国：赫尔希、蔡斯）

参考文献：

   【1】潘永祥主编《自然科学发展简史》，北京大学出版社1984年出版。

   【2】英· W.I.B.贝弗里奇著 陈捷译《科学研究的艺术》，科学出版社 1983年出版。

   【3】贾长勤：一个崭新的逻辑模式——创新逻辑，《社会科学论坛》2007（22）。