孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)

1859年,达尔文的科学巨著《物种起源》在英国出版。当他的进化论在英国引起轩然大波的时候,另外一场风暴正在海峡另一边的欧洲大陆酝酿着,这场风暴的发起人是奥地利圣托马斯修道院的孟德尔神父。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(1)

达尔文

1856年,孟德尔在修道院后面开垦出一块长35米、宽7米的土地,用34粒豌豆种子开始了他的豌豆杂交实验,并一直持续了8年时间。后来,他天才地总结出遗传学的两大定律。

孟德尔花了很长时间把实验结果整理成题目为《植物的杂交实验》的讲稿,于1865年在布伦市自然科学学会上演讲并于1866年发表。

超越时代的头脑,注定是孤独的。孟德尔的发现,被同时代的人忽略了,没有知音、缺少回声、无人喝彩。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(2)

孟德尔

直到1900年,三位科学家分别重新发现了孟德尔的论文,并且认识到孟德尔理论的重要意义。而这时,孟德尔已经去世16年了。

生前,他不止一次对身边的同事说:“我的时代将会来临。”

现在,孟德尔被公认为现代遗传学的奠基人,被誉为“现代遗传学之父”。

本文将从另一个角度,梳理一下不为人知的关于孟德尔的16条冷知识。

1

孟德尔祖籍原为奥地利西里西亚海因策道夫村,今属捷克共和国。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(3)

孟德尔祖籍所在地在今天的捷克南摩拉瓦州

2

孟德尔的父亲曾在奥地利的军队里服役,抵抗过拿破仑军队的入侵。

3

因为贫穷,孟德尔读高中时经常挨饿。后来靠着家里本来给妹妹准备的嫁妆钱读完了大学预备班。同样是因为贫穷,无法去大学深造,只好通过他物理老师的推荐去修道院任职。

4

圣托马斯修道院属于奥古斯丁修会,是当时天主教最自由的修会,拥有国内最大的图书馆,注重教育与研究,科研氛围浓厚,很多修道士兼任附近中学的老师。

5

自1849年,孟德尔开始在中学任数学和拉丁文代课教师,持续了9年时间。于1850和1856年参加过两次教师资格考试,遗憾的是都没有通过。

6

孟德尔逻辑严密的实验设计以及严谨的数学分析,应该和在维也纳皇家大学进修时受教于两位赫赫有名的物理学家有很大关系,一位是因“多普勒定律”闻名世界的多普勒教授,孟德尔当过他的实验示范助理。另一位是精通统计学的艾丁斯豪森教授,孟德尔擅长在看似杂乱的数据中寻找规律,显然是受到这位教师的影响。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(4)

多普勒像

7

最初,孟德尔本来是选用小鼠来做杂交实验的,他用褐色小鼠和小白鼠杂交,观察其后代毛色的变化。后被主教巡视时发现,主教认为动物杂交与禁欲的修道士身份不符,遂及时制止。现在看来,主教其实帮了孟德尔的忙。

8

自1856年,孟德尔用34粒豌豆种子开始了他的豌豆杂交实验,8年内,他总共进行了大约两万八千株豌豆的杂交。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(5)

豌豆的人工授粉

9

孟德尔总结出遗传规律以后,曾和著名的植物学家纳吉里通过信件交流达7年之久,但没有得到他的认可和鼓励,纳吉里对孟德尔的结果不以为然,认为孟德尔需要用其他植物做更多的实验才可得出结论。

10

为得到纳吉里的认可,从1870年开始,孟德尔选用纳吉里的实验材料——山柳菊做杂交实验。山柳菊花朵很小,杂交实验损伤了孟德尔的视力,但孟德尔发现他的法则对山柳菊完全不适用。实验结果对孟德尔打击很大,曾一度对自己得出的法则产生怀疑。孟德尔不知道的是,自然状态下的山柳菊采用的是无性生殖,虽然看起来子代和亲代性状相同,但他实验时用到的植株并不是纯种。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(6)

山柳菊

11

当时孟德尔选择豌豆的7对相对性状进行杂交实验,我们现在知道,豌豆有7对同源染色体,如果决定两对相对性状的两对基因位于同一对染色体上的话,杂交结果是不符合自由组合定律的。巧合的是,孟德尔统计时选择的两对相对性状,要么对应的两对等位基因正好位于不同对的染色体上,要么在同一对染色体的较远位置(互换律很高)。不得不说,孟德尔能够通过豌豆杂交得出自由组合定律也是非常幸运的。

孟德尔图解(不为人知的16条冷知识)(7)

12

1867年,圣托马斯修道院的纳普院长去世,次年,孟德尔担任院长。之所以孟德尔被推举为院长,原因有三:首先,按照当时的法律,每当修道院换院长,政府就可以从修道院抽取一笔数额不小的税金,所以从修道院角度考虑,选择一个年轻点的人担任院长比较经济,而孟德尔时年45岁,年富力强;其次,院长人选要经过皇帝核准,而孟德尔和皇帝同为日耳曼人;最后,孟德尔与世无争,人缘不错。

13

孟德尔几乎读过达尔文所有的著作,但好像并没有给达尔文写过信。1881年,德国植物学家佛克在他著的《植物杂交》一书中,18次提到孟德尔。达尔文曾经有这本书,但并没有阅读到涉及孟德尔理论的内容。即使达尔文看到孟德尔的理论,估计数学水平近乎白痴的达尔文也会被枯燥的数字和字母吓倒。事实上,达尔文做过金鱼草的杂交实验,在子二代得到过88株双瓣花和37株三瓣花。但是对实验结果进行数据分析,超出了以观察和归纳见长的达尔文的数学能力。这些数据只有在思维严谨的孟德尔手中,背后的基本原理才得以厘清。

14

修道士禁止结婚,当然如果放弃修道士身份是可以结婚的。孟德尔终生未婚,他说为保持旺盛的脑力,决心舍弃生殖权。他的这一观点十分可笑,且毫无科学依据。个人猜测,开始时,修道院生活给他提供了科学研究的物质保障,而慢慢适应下来,按照电影《肖申克的救赎》中的说法,孟德尔是被体制化了。

15

1900年,三名科学家分别在欧洲三个不同的国家发表论文,不约而同提到孟德尔的遗传规律。我们习惯上称之为“孟德尔遗传规律的再发现”,其实,“再发现”这一说法值得商榷。这三人都和孟德尔有间接的关系:荷兰的弗里斯是纳吉里的学生,德国的柯伦斯是纳吉里的侄女婿,奥地利的谢马克是孟德尔大学植物学老师的外孙,难道这都是巧合?

16

从1856年直到孟德尔逝世前3天,孟德尔一直兼任布伦市的气象观察员。日复一日、风雨无阻。

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