遗传学之父孟德尔：一位种豌豆的科学家

现在，科学家们不仅破译了多种生物的基因序列，还能利用遗传学原理来培育性状优良的动植物品种，比如大家所熟悉的杂交水稻，甚至有望根治一些遗传病。

而这一切的科技进展，都建立在孟德尔遗传学理论的基础上。

图1-孟德尔（Johann Mendel,1822—1884）

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孟德尔是一位伟大的生物学家，开创了遗传学，被誉为遗传学之父。他通过天才的假设和严谨的推理得出了遗传学的两大规律，却因研究成果无人理解而一直不被世人所知晓。直到去世后多年，类似的结果被其他学者重复出来，孟德尔当初那篇论文才得以重见天日，他和自己的遗传学理论也被写入了生物学教科书中。

图2-孟德尔《植物杂交实验》论文手稿

图源：《孟德尔传》

图3-教材中的孟德尔及其遗传理论

图源：人教版《高中生物必修2》

孟德尔于1822年出生在奥地利帝国的西里西亚，现在这个地方属于捷克，他家境贫寒，父母都是农民。为了能接受高等教育，他选择到修道院成为一名神父，用当教师来替代神职服务，所以他的职业其实是一名中学教师。虽然他一直没有考取教师资格证，但他备课认真，深受学生喜爱。

图4-豌豆具有容易区分的相对性状

图源：人教版《高中生物必修2》

由于从小受到家庭氛围熏陶，孟德尔对园艺很感兴趣。1856年，他开始正式在修道院利用业余时间进行豌豆杂交实验，一做就是八年。在此之前，他花了两年时间来选择合适的实验材料。选择豌豆，主要是因为豌豆是闭花自花受粉的，天然就是纯种，更容易得到遗传规律；并且它有很多容易区分的相对性状（比如植株的高和矮，豆子的圆粒和皱粒），便于对结果进行逐一统计。经过数次杂交实验，孟德尔在当时人们还不知道DNA是什么的情况下，就预测出了基因的存在，在1865年公布了两大遗传学定律：分离定律和自由组合定律。

分离定律

后人把孟德尔一对相对性状的实验结果和解释归纳为孟德尔第一定律，也就是分离定律。孟德尔通过实验发现，杂合子自交的后代总是遵循3:1的性状分离比。他的解释是，生物的性状是由“遗传因子”——也就是我们现在所说的基因决定的。每个基因决定一种特定的性状，这些基因能独立遗传给后代。其中决定显性性状的是显性基因，决定隐性性状的为隐性基因。体细胞中，基因成对存在，形成生殖细胞（也就是配子）的时候，成对的基因分离，分别进入到不同的配子中，随配子遗传给后代。受精时，雌雄配子随机结合。

图5一对相对性状的实验结果

图源：人教版《高中生物必修2》

图6一对相对性状实验结果的分析图解

图源：人教版《高中生物必修2》

自由组合定律

在此基础上，孟德尔又以两对相对性状为研究对象，其实验结果和解释被称为孟德尔第二定律，也叫自由组合定律。定律指出，控制不同性状的基因的分离和组合是互不干扰的，在形成配子的时候，决定同一性状的基因彼此分离，决定不同性状的基因自由组合。

图7-两对相对性状实验结果的分析图

图源：人教版《高中生物必修2》

孟德尔开创性地通过构建数学模型得出了生物的遗传机制，但当他向科学界介绍自己的研究成果时，却并没有人能理解或者接受，以至于他的理论被埋没了30多年。在当时，大家比较认同的是“融合遗传” 学说，也就是“黑+白=灰”，后代的灰是父母的黑和白简单融合而来的。这个学说并没有严谨的论证，但人们都把它当成一个普遍默认的规律。直到1900年，在孟德尔去世16年后，几位科学家分别得到了与孟德尔类似的实验结果，两大遗传学定律才被重新发现。

图8-融合遗传理论

其实，与孟德尔同时期，有很多科学家也在试图揭示生物的遗传规律，但都没有成功，包括大名鼎鼎的达尔文。孟德尔成功的原因有很多，比如选择了合适的实验材料、将统计学巧妙地应用在实验结果的分析中、遵循一整套严谨的科学研究方法等等。

孟德尔曾说：“虽然我的生命里有过不少悲苦的时刻，我必须充满感激地承认生活中美好的一面。科学研究给我带来了无数的开心和满足，而且我确信我的工作将很快得到世界的承认。” 孟德尔敢于质疑、不畏困难的态度和对科学探究的热爱，不论在当时还是现在，都是非常宝贵的。