基因之父孟德爾的故事

孟德爾發現了什麼定律

有很多事情對我們現代人來說都是顯然的。這給我們造成一個錯覺，那就是很多科學知識都是人類輕而易舉獲得的，生物的遺傳性就是一個最明顯的例子。

可能早在遠古時代，人們就注意到顯而易見的事實證明生物的遺傳性。比如最簡單的兒子像父親，歐洲人的大鼻子，生出來的後代基本都是大鼻子；蘋果種子種出來的是蘋果，不可能成為香蕉，同樣香蕉種子不可能種出蘋果來，這些都是生物的遺傳性。

早在公元前300多年前，希臘著名的科學家亞里士多德就指出了遺傳是物質的，來自父親和母親，而不是精神和情感的東西。他甚至指出長頸鹿是豹子和駱駝的雜交！

但科學就是科學，不能說有了看似明顯的事實就直接得到結果。其實，你如果深入的思考一下，就發現上面顯而易見的事實也包含很多需要證實的東西，比如什麼樣的特性可以遺傳？遺傳特性可以傳幾代？是什麼決定遺傳的？這些問題的回答，都需要科學的試驗。

是誰在歷史上第一個打破僵局，把這個貌似不用證明也成立的事情納入科學的範疇？是孟德爾，一個孤軍奮戰的民間科學家，甚至可以說是歷史上唯一一個，沒有依靠任何資助和研究機構支援的偉大科學家。

孟德爾奮鬥了一生就是為了驗證生物的遺傳學。也就是從試圖回答上述問題入手，用科學試驗的方法，來證明生物有遺傳性，而且遺傳性有一些特性，比如，有些特性只要父或母某一方有就可以遺傳，而有些特性必須父和母同時具有才可以遺傳。

孟德爾生於1822年，比牛頓晚179年（牛頓生於1643年），比麥克斯韋（生於1831年）早9年，比尤拉（1707年）晚115年，比高斯（生於1777年）晚45年。而後四位是科技發展的標杆。

從年代上看，孟德爾處於的時代，是歐洲科技發展的黃金時代。幾乎人人都重視科技發展，對科學研究也是非常尊重。

那個時代科學的進步也是非常巨大的。牛頓的萬有引力定律和微積分都是劃時代的科學進步，麥克斯韋的電磁學是後來通訊及計算機的基礎，尤拉和高斯就更不用說了，數學的進步簡直就可以用一日千里來形容，你如果不是專家，甚至理解都非常困難！你只能用難以置信這個詞。

對比4位科學巨匠（牛頓，麥克斯韋，尤拉以及高斯），孟德爾跟他們最大的不同就是後四位都是體制內的科研人員，而孟德爾是民間科技人員。換句話說，四位科學巨匠都是政府資助的科技人員，或者是大學裡的教授，或者是科學院的研究人員（牛頓，麥克斯韋是劍橋的教授，尤拉是彼得堡科學院的教授，柏林科學院的創始人之一，高斯也是聖彼得堡科學院的通訊院士），而孟德爾在研究遺傳性時的身份是修道院的教士。

不過孟德爾也是受過正規的大學教育，算是科班出生。

有了大學教育的底子，你就有了科學研究的基本素質。如果你學習勤奮加上有些天賦，你還可以瞭解到科技發展的趨勢，同時找到自己的興趣點，為科學發展做出貢獻。

孟德爾出生在奧地利的Silesian village of Heinzendorf（西里西亞），現在這個地方屬於捷克。孟德爾的父母都是農民，比較貧窮。不過他父母很早就認識到他的學習天才，按現在的話來說就是個學霸，所以堅持讓他在學校學習。實際上據記載，他的部分學費還來源於他姐姐的嫁妝，這一方面說明他家境的貧寒，另一方面也說明他父母為了他的學習是付出了一切的。

當然，孟德爾沒有辜負他父母的期望，21歲他進入修道院當學徒，因為學習努力，他被送到維也納大學學習3年（1851-1853，當時孟德爾是29到32歲）。

維也納大學可以說是孟德爾科學研究的起點。事實上，他在維也納大學的物理老師有一個就是多普勒（那個發現多普勒效應的物理學家，宇宙膨脹的發現就是由多普勒效應推匯出來的），這說明當時的維也納大學還是非常有名氣的。

當然也沒有文獻記載，多普勒對孟德爾有另眼相看，特殊對待。而孟德爾比起多普勒來，也同樣的偉大。不過老師偉大，學生又偉大，看出了科學在傳承，這也是大學存在的意義。

孟德爾在維也納大學不僅學了物理，還學了化學和植物動物學等，這為他以後的研究打下了基礎。

三年之後，孟德爾結束維也納大學的學習，又回到布隆（Brno，現今也屬於捷克）的修道院做教士，同時在修道院開設的學校裡教書，被認為是一個優秀的教師。

又經過3年的準備，孟德爾開始了他長達8年的豌豆種植遺傳性的試驗（1856-1863），得到了著名的孟德爾遺傳學三大定律：孟德爾遺傳分離規律，孟德爾基因自由組合規律和孟德爾顯性遺傳規律。後來孟德爾顯性遺傳規律被髮展成基因連鎖及互換規律。這三大規律就成了遺傳學三大定律。

簡單地說，遺傳分離規律就是，遺傳特性是由一對遺傳基因（孟德爾稱作遺傳因子，後人改命名為基因）決定的，這一對基因隨機的分佈在父和母體，當父和母的細胞結合成後代的細胞時，後代就分別從父和母各繼承一個基因，組合成一個完整的基因從而決定遺傳特性。也就是說，生物的父母都具有的遺傳特性，後代就分別從父和母各繼承一個基因，組成一個基因對，這個基因對決定了遺傳特性。

打比方說，豌豆種子結出豌豆這個遺傳特性，就分別由花蕾（可以算作母系）和花粉（可以算作父系）各一個基因傳給後代來決定。

這個規律說明了父輩和母親在遺傳學上是同等重要的，離開哪一個，遺傳特性就不存在了。

這個結論看似簡單，但在孟德爾之前，還沒有人提出過這一點。那麼孟德爾是怎麼證明這個規律的呢？

孟德爾的實驗室就是修道院的後花園。他是怎麼說服修道院把後花園當做試驗場，史料也沒有記載，估計孟德爾在修道院還是有一定權威的，至少人品不錯。

孟德爾選擇了豌豆的這7個特徵：種子的形狀（圓粒，皺粒），莖的高度（高莖，矮莖），子葉的顏色（黃色，綠色），種皮的顏色（灰色，白色），豆莢的形狀（飽滿，不飽滿），豆莢的顏色（未成熟）（綠色，黃色），花的位置（腋生，頂生）。

孟德爾選擇這7個特徵肯定是經過深思熟慮的。直觀上看，這7個特徵都特別好區分。而且豌豆在種植過程中也容易授粉和計數。

不過可以說孟德爾是天下第一有耐性的人。你想想，8年啊，一個一個豌豆苗的授粉，觀察，統計（還沒有一個助手），沒有堅定的毅力和非常人的耐心，是不可能成功的。我想絕大多數人都會選擇放棄。

是什麼支撐著孟德爾一直這樣研究下去，史料也沒有記載，畢竟孟德爾的研究環境是民間，大眾關注的比較少，對孟德爾的記錄我想主要是他的成果了。

孟德爾跨越常人的第一步就是確定遺傳是由遺傳因子決定，而且遺傳因子是成對的，一個來源於父，一個來源於母。

後人把孟德爾的遺傳因子改名為基因，最終還找到了基因的物理定義和形狀，開啟了一門影響深遠的科學門類：基因學。

孟德爾的遺傳分離規律比較好驗證，比如說，你用高莖的花粉給高莖的花蕾授粉，得到的後代肯定是高莖的。反之，你用低莖的給低莖的授粉，肯定得不到高莖的後代，甚至你用低莖的花粉給高莖的花蕾授粉，不一定就得到高莖的後代，這一切就說明父和母都是決定遺傳的一方面因素。

孟德爾詳盡描述記錄了他的試驗結果，包括進行過什麼特性試驗，數量是多少，結果是多少，有多少是符合規律的，這就是科學的態度。

孟德爾的第二大定律講的是把幾個特性混合起來，後代會產生什麼效果。比如說圓粒的種子加黃色的葉子再加頂生的花，這些特性一起觀察，又會發生什麼現象呢？

孟德爾發現，首先這些特性互不干涉，也就是說黃色的葉子不會影響到花是頂生還是腋生，其次這些特性是可以自由組合的。也就是說，存在黃色葉子頂生的花，也存在黃色葉子腋生的花，以及綠色葉子頂生的花等。這就是孟德爾遺傳的第二大定律。

同樣，孟德爾也為了他的第二大定律準備了很多資料支援，各種交叉試驗都有，8年的時間沒有白白浪費。

孟德爾的第三大定律就涉及到顯性遺傳和隱形遺傳了。這也是孟德爾試驗中的難點。

孟德爾在試驗中發現，總是有一些遺傳特性會壓過其對手。比如說，你用高莖的花粉給矮莖的花蕾授粉，得到的後代是高莖的，然而你用矮莖的花粉給高莖的花蕾授粉，得到的還是高莖的後代。經過反覆多次的試驗，孟德爾終於認識到有些遺傳基因要壓過另一些遺傳基因，即遺傳有顯性跟隱性之分，當顯跟顯或顯跟隱時，後代都是顯，只有在隱跟隱時，後代才具有隱性的遺傳特性，這也是孟德爾遺傳第三大定律。

孟德爾經過8年試驗，種植超過了一萬株豌豆，追蹤統計了所有後代的遺傳特性，終於得出了劃時代的遺傳學三大定律，把他稱作遺傳學之父絕不過分。稍稍有些遺憾的是，孟德爾在生前並沒有得到科學界的認可。

其實孟德爾為了得到認可，還是做了很多工作。他把他的試驗結果整理成文章，發表在The Proceedings of the Brünn Natural Science Society，（布隆自然科學紀要）（1865年）（這本雜誌在各大圖書館中都有收藏）。他還準備了40封他的論文的信，寄給了當時有名的40個植物學家，但是還是沒有得到認可。

沒有得到認可的原因也很難解釋，很多人相信主要因為孟德爾是孤軍奮戰，沒有大學和研究院的背景，被人輕視。又有些人認為，當時達爾文的進化論正熱門，大家都只關注進化和變異，不太重視遺傳學。

還有個八卦故事是說，當時有個有名的植物學家叫Carl Ngeli（卡爾。納格里），他是研究花粉細胞分裂的，他開始對孟德爾的研究結果很感興趣，不過他要孟德爾用植物山柳菊（英文叫hawkweed）重複豌豆的遺傳試驗，結果孟德爾沒有成功。沒有成功的原因，史料沒有記載，估計是hawkweed的授粉不容易成功，或者遺傳特性不好定位，這搞得孟德爾也很鬱悶，認為他的試驗也許在植物界不具有普遍性。而這個Carl Ngeli因為孟德爾山柳菊試驗的不成功，就認為孟德爾的結論是錯誤的。最終CarlNgeli在歷史上最出名的就是否定孟德爾，這也算一大諷刺。

是金子總要發光，到了1900年，也就是孟德爾去世後的16年（孟德爾1884年逝世），孟德爾的三大定律終於得到科學界的認可，從此一個新的科學紀元開始了，各路豪傑紛紛登場，演繹了一場激動人心的科學大劇，同時也改變了人的生活，延長了人的壽命，提高了人的生活質量。生命科學，這個20，21世紀最重要的科學，從此就起航了，怎麼強調它的重要性都不過分。

今天偉崗就跟大家聊到這，這一篇雖然跟數學無關，但是科學史也是偉崗比較喜歡的話題，所以這篇文章拿出來給大家分享，希望大家喜歡！謝謝！！

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