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孟德尔:临终时,还不知道他是科学家

发布时间: 2019-02-26 11:22:36   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

1850年春天,经过一段时间的代课后,孟德尔申请参加中学教师资格考试。他在申请书上写道:“如果能叫高度尊敬的主考官感到满意,从而使申请人得以实现他的愿望,申请人将感到非常愉快。”但是孟德尔未能让主考官们满意,他们认为他在自然科学方面知识不足,尚不具备担任中学教师的资格。几个月后,他又报名参加第二次考试。这次考试的结果更糟,主考官们说:“这次的试卷,使我们认为,该考生连作为初等学校的教师也不够格。”这是当时的专家们对一位未来杰出科学家的判决。

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爱好园艺的神父

1822年7月22日,孟德尔在奥地利海因岑多夫出生。他的故乡素有“多瑙河之花”的美称,村里人都爱好园艺,孟德尔幼年的大部分时间是在他父亲的花园里栽培植物中度过的,自幼养成了种植花木的兴趣。

在观察植物时,孟德尔常想,“究竟是什么原因使得不同的树木、果实和花朵有各种颜色和形状呢?”带着这些问题,孟德尔进了当地的小学。当地学校把自然课程列入到教学内容中,他在小学就有机会学到一些关于这方面的知识,这对于孟德尔后来的发展有着重要意义。小学毕业后,孟德尔进了特罗波城中学。由于家境贫困,他在半饱半饥的状态下读完了中学的六年级,后来在一场重病中被迫休学了几个月。

一个寒冷的冬天,父亲在砍树时,被倒下来的大树压断了肋骨,从此无法再干农活。父亲把地卖了,孟德尔靠着这笔钱进了欧缪兹学院读哲学。在那里,他度过了艰难的四年学校生活——艰苦的学习,艰难的生活,时常受到疾病的折磨。到了1843年,他终于大学毕业了。1843年10月9日,孟德尔进入了设在布鲁恩的圣托马斯修道院,定下心来度过其虔诚祈祷和勤奋劳动的一生。

在孟德尔到修道院前,萨勒神父在修道院的场地上兴建了一个花园,但他在孟德尔来到之前去世了。对于孟德尔来说,这个花园简直是天上掉下来的礼物,他在这里度过了他全部的空闲时间,他一边自学,一边观察着、培育着每一株花木。

孟德尔并不满足于修道院的生活,他想学,也想教。于是,他向本地的中学申请做一个代课教师。被录取后,他工作兢兢业业,勤勤恳恳,得到学校的好评,他想把这份工作作为自己的固定职业,便报名参加教师资格考试,结果他却被淘汰了。

主考官们认为:“该考生置专门的术语于不顾,他使用他自己的语言,表达他自己的观念,而不依赖传统的知识。”然而,正是孟德尔的独创性,他对传统的不依赖性,使得他在后来的日子里独辟蹊径,发现了遗传学的两条定律,提出了遗传因子的科学假设,为现代遗传学大厦的建成奠定了第一块基石。

考试的失败并没有给孟德尔很大打击,他继续担任代课老师,并继续在修道院的花园里栽培他的花木。他身躯矮胖,额高嘴宽,胃口不错,笑起来总是那么爽朗可亲。他看人时眼睛里永远流露着真诚善良的愿望。

为了“起码能胜任一个初级学校教师的工作”,他所在的修道院根据一项教育令把他派到维也纳大学,希望他能得到一张正式的教师文凭。1851~1853年间,孟德尔到维也纳大学学习数、理、化和生物学知识。在那里,奥地利植物学家翁格讲授的“植物生理学与显微技术”,使他认识到细胞学说的伟大意义,对他后来发现遗传规律有深刻影响。1853年,孟德尔回到修道院。

豌豆杂交试验

在孟德尔生活的时代,欧洲有许多园艺家做了大量的杂交实验以培养蔬果花卉的新品种,但是都找不出杂种及其后代所表现出的遗传和变异规律,因而不能预见杂交产生的后果。

1856年,孟德尔开始了长达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。它们都具有某种可以相互区分的稳定性状,例如茎秆、花色、叶子、花柄、豆荚、种子的形态、颜色等。

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。他酷爱自己的研究工作,经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:“这些都是我的儿女!”

8个寒暑的辛勤劳作,孟德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式,即“分离定律”和“自由组合定律”,人们分别称之为“孟德尔第一定律”和“孟德尔第二定律”,它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。

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,逐步把重点转向了探索遗传规律。除了豌豆以外,孟德尔还对其他植物作了大量的类似研究,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。

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。孟德尔选择的实验材料也是非常科学的。因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物,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。

孟德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义,但他还是慎重地重复实验了多年,以期更加臻于完善。1865年,孟德尔在布鲁恩科学协会的会议厅,将自己的研究成果分两次宣读。第一次,与会者礼貌而兴致勃勃地听完报告,孟德尔只简单地介绍了试验的目的、方法和过程,为时一小时的报告就使听众如坠入云雾中。第二次,孟德尔着重根据实验数据进行了深入的理论证明。可是,伟大的孟德尔思维和实验太超前了。尽管与会者绝大多数是布鲁恩自然科学协会的会员,然而,听众对连篇累续的数字和繁复枯燥的论证毫无兴趣。孟德尔用心血浇灌的豌豆所告诉他的秘密,时人不能与之共识,一直被埋没了35年之久!

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。

1868年,孟德尔被选为修道院院长,他的管理工作剥夺了他从事科学研究的时间和精力。在孟德尔的同代人眼中,这个有教养的老修士似乎是在用一些愚蠢的、但却也无害的方法来消磨时间。

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。孟德尔逝世16年后,豌豆实验论文正式出版后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。

孟德尔定律的重新发现

孟德尔的伟大发现,并没有为他同时代的人接受,也没有引起学术界的重视。1900年,荷兰植物学家德弗里斯、德国植物学家科伦斯和奥地利植物学家切马克,在各自独立地总结了近年来自己所做的植物杂交实验的成果之后,几乎同时发现了杂交的遗传规律。当他们分别准备要发表研究论文时,却在查阅过去的文献时,意外地看到了孟德尔的论文。他们发觉自己的实验成果竟然与35年前孟德尔的杂交实验结果相吻合,他们发现的遗传规律也就是孟德尔在《植物杂交实验》的论文中概括的两条遗传学定律——“分离定律”和“自由组合定律”。于是,他们认为遗传规律早在1865年就已为孟德尔发现了,他们的工作只不过证实了孟德尔规律的科学价值。在科学史上,这个戏剧性的事件被人们称之为“孟德尔定律的重新发现”。

“孟德尔定律重新发现”后,人们将孟德尔的结论概括为三条定律,即显性定律、分离定律和自由组合定律。因显性定律在孟德尔之前已有人发现,故科学界公认后两条定律是孟德尔发现的。1901年,孟德尔的两篇论文《植物杂交实验》及《人工授粉得到的山柳菊属的杂种》重新以德文发表。当年,英国生物学家贝特森将之译成英文,并向英国生物学界传播孟德尔的学说。1906年,贝特森第一次提出了“遗传学”一词,以称呼这一研究生物遗传问题的新学科。孟德尔所说的“因子”纯粹是从杂交实验中推导出来的遗传单位。这种单位在孟德尔还是一种“看不见,摸不着”的假定,然后,这绝不是随心所欲的虚构,而是对大量实验材料所做的科学抽象,是对实际的深刻的反映。1909年,荷兰遗传学家约翰逊提出用“基因”这个术语代替孟德尔的遗传“因子”,从此,“基因”概念便一直为生物学界所采用。

孟德尔遗传定律第一次用数学方法定量地把生物遗传的规律表示出来,在生物学发展史上有着重大的历史意义。自“孟德尔定律重新发现”后,孟德尔被科学界公认为实验遗传学的创始人。从1900年起,遗传与变异知识作为一门新的独立的遗传学正式诞生了。

1884年6月6日,孟德尔死于慢性肾脏疾病。很多人悼念他,吊唁人都知道他是一个可爱而执拗的老祭司,却没有人知道他是一个出类拔萃的科学家。他的后继者烧毁了他的私人文件。因此我们几乎没有关于孟德尔的原始资料或灵感的直接知识。

今天,通过摩尔根、艾弗里、赫尔希和沃森等数代科学家的研究,已经使生物遗传机制——这个使孟德尔魂牵梦绕的问题建立在遗传物质DNA的基础之上。

随着科学家破译了遗传密码,人们对遗传机制有了更深刻的认识。现在,人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。然而,所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的修道士的名字相连。