孟德尔三大遗传定律_孟德尔 遗传定律_孟德尔遗传定律和自由组合定律

孟德尔发现遗传定律的“巧合”和“不合时宜”

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高中生物教材中讲到了孟德尔发现遗传定律的四个成功原因,即用豌豆作材料(因为自然情况下是纯种)、先研究一对再研究多对(简单到复杂)、利用数理统计(扎实的数学基础)、假说-推理(符合自然科学研究规律)。

事实上,从所处的年代来看,遗传学理论还没有发展,至少没有较大的发展,我斗胆地认为孟德尔的研究成果形成也带有“巧合” 和“不合时宜”成分。

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孟德尔遗传定律图解

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。

孟德尔发现遗传定律的“巧合”

第一、深造时受到了良好的教育

1843年大学毕业以后网赚项目,年方21岁的孟德尔进了布隆城奥古斯汀修道院,并在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。由于他能专心备课,认真教课,所以很受学生的欢迎。

后来,他又到维也纳大学深造,受到相当系统和严格的科学教育和训练,这些为他后来从事植物杂交的科学研究奠定了坚实的理论基础。

第二、孟德尔用豌豆作材料

1856年,从维也纳大学回到布鲁恩不久,孟德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商那里,弄来了34个品种的豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。

起初,孟德尔豌豆实验并不是有意为探索遗传规律而进行的。他的初衷是希望获得优良品种,只是在试验的过程中,逐步把重点转到了探索遗传规律上。

豌豆的好处之一都是纯种,因为是严格的自花受粉植物,如果用玉米等植物进行杂交实验,就不容易找到遗传规律。事实证明,除了豌豆以外,孟德尔还对其他植物做了大量的类似研究,其中包括玉米、紫罗兰和紫茉莉等,以期证明他发现的遗传规律对大多数植物都是适用的。

豌豆的好处之二是容易栽种,容易逐一分离计数,这对于他发现遗传规律提供了有利的条件。

豌豆的好处之三雌雄同株,可以不需要考虑伴性遗传,如果是伴性遗传,那规律的得出就又遇到麻烦了。

豌豆的好处之四是不需要考虑连锁互换,因为孟德尔研究的性状是自由组合,例如黄色和绿色子叶、圆粒和皱粒种子(人教版教参上是7对性状在四对同源染色体上)。

第三、耐心和严谨的态度

孟德尔通过人工培植这些豌豆,对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和严谨的态度。

第四、达尔文的影响

孟德尔开始进行豌豆实验时,达尔文进化论刚刚问世。他仔细研读了达尔文的著作,从中吸收丰富的营养。保存至今的孟德尔遗物之中,就有好几本达尔文的著作,上面还留着孟德尔的手批,足见他对达尔文及其著作的关注。

第五、从个别性状着手研究

从生物的整体形式和行为中很难观察并发现遗传规律,而从个别性状中却容易观察,这也是科学界长期困惑的原因。孟德尔不仅考察生物的整体,更着眼于生物的个别性状,这是他与前辈生物学家的重要区别之一。

为什么孟德尔定律35年之后再重新发现?

豌豆的杂交实验从1856年至1864年共进行了8年。孟德尔将其研究的结果整理成论文发表,但未引起任何反响。

其原因有三个:

第一,在孟德尔论文发表前7年(1859年),达尔文的名着《物种起源》出版了。这部著作引起了科学界的兴趣,几乎全部的生物学家转向生物进化的讨论。这一点也许对孟德尔论文的命运起了决定性的作用。

第二,当时的科学界缺乏理解孟德尔定律的思想基础。首先那个时代的科学思想还没有包含孟德尔论文所提出的命题:遗传的不是一个个体的全貌孟德尔三大遗传定律,而是一个个性状。其次,孟德尔论文的表达方式是全新的,他把生物学和统计学、数学结合了起来,使得同时代的博物学家很难理解论文的真正含义。

第三孟德尔三大遗传定律,有的权威出于偏见或不理解,把孟德尔的研究视为一般的杂交实验,和别人做的没有多大差别。孟德尔晚年曾经充满信心地对他的好友,布鲁恩高等技术学院大地测量学教授尼耶塞尔说:“看吧,我的时代来到了。”这句话成为伟大的预言。直到孟德尔逝世16年后,即豌豆实验论文正式发表后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。

遗传两大定律发现和自然选择学说建立关系

《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。

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。

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