孟德尔的遗传学

9　孟德尔的遗传学

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遗传是生物的固有属性，使得生物体特征世世代代延续不断，而变异则使物种变得千姿百态，生物的进化在遗传和变异中演绎了数千万年。1865年，奥地利人格里戈·约翰·孟德尔发现了自然界中遗传和变异的奥秘。他揭示出遗传学的两个基本定律——分离定律和自由组合定律，统称为孟德尔遗传规律，也为遗传学作为一门独立学科登上科学舞台拉开了序幕。

孟德尔

孟德尔的祖籍是德国，1822年生于奥地利西里西亚地区的一个家境贫苦的农民家庭。他自幼聪慧好学，学识过人，喜欢待在父亲的花园里栽培和捉摸花草树木，总是爱寻根问底的想弄明白是什么原因使得不同的树木、果实和花朵有各种的颜色和形状。

孟德尔上小学时，家里生活很艰苦，但是父母仍然坚持供他读书。那个时期，在小学里开设的自然课，对孟德尔后来的选择产生了巨大影响。

转眼到了1843年10月，孟德尔听取他老师的建议，进入到鄂尔特布伦的奥古斯汀派的一个修道院里当修士。在孟德尔到来之前，这个修道院的萨勒神父刚刚去世，他给人们留下了一个收集丰富、科学经营的花园，这对孟德尔来可以说是从天上掉下来的一个馅饼。后来，由于受到克拉塞等人的影响，孟德尔越来越喜爱自然科学。于是，他几乎在花园里度过了全部的空闲时间：他一边自学，一边在花园里观察培育着的花木，并且虚心地请教知名学者来完善自己的知识结构。

其实，在孟德尔进行植物杂交之前，已经先后有科尔罗伊德、奈特、萨格莱特、盖特纳和诺丁等多个科学家，持续了进行了大约100年的植物杂交工作，得到的都是相似的实验结果，即杂种性状的一致性和杂种后代性状的多样性，但是都没有能够合理地回答遗传现象规律性的原因。孟德尔经过认真思考后发现，他们失败的主要原因在于忽视了对实验材料地认真选择。他发觉自然界中的大多数植物都是异花授粉的“杂合遗传型”，遗传性状比较复杂，所以以杂乱的植物作为研究材料，就很难确定杂种后代的不同性状数目，也不好使用统计方法来找出相关的遗传规律。

植物杂交试验图示

知识拓展

孟德尔的分离定律和自由组合规律有哪些意义？

孟德尔的分离定律和自由组合定律是遗传学中最基本、最重要的定律，后来发现的许多遗传学定律都是在它们的基础上产生并建立起来的。它犹如一盏明灯，照亮了近代遗传学发展的前途。分离定律可以帮助我们更好地理解为什么近亲不能结婚的原因。因为有些遗传疾病是由隐性遗传因子控制的，所以这些遗传病在通常情况下很少会出现，但是在近亲结婚的情况下，他们有可能从共同的祖先那里继承相同的致病基因，从而使后代出现病症的机会大大增加。自由组合定律为解释自然界生物多样性提供了重要的理论依据。大家知道，导致生物发生变异的原因固然很多，但是，基因的自由组合却是出现生物性状多样性的重要原因。

遗传基因链

孟德尔采用“纯化”的方法简化了问题，从单纯的因素上加以考察。他认为，如果需要保持材料性质的“纯正”，采用的植物必须保证在其生长过程中是严格的自花授粉（同株），而避免异花传粉（不同株）。随后，他运用淘汰法，对各种植物进行了精心地挑选，最后选定了豌豆作为实验材料。因为豌豆花的结构和形态恰好符合他的实验要求，而且豌豆在茎秆、花色、叶子、花柄、豆荚、种子形态、颜色等方面都有较为明显的区别。

他积极投入到对遗传规律的探究中，在修道院的花园里栽培了数十种豌豆进行杂交实验。同时，他还将具有不同性状的豌豆进行杂交，追踪观察这些性状在其后代的分布情况，并对实验结果进行仔细的统计和分析，逐渐建立起了“孟德尔遗传学说”。

1865年，在奥地利布隆自然科学协会的例会上，孟德尔详细地报告和解释了他的豌豆杂交实验，包括目的、方法和过程以及遗传基因在杂交后代的遗传表现等。在其报告中，孟德尔不但根据统计的实验数据进行了深入的理论论证，详细地陈述了他的遗传学分析方法，而且还提出了分离定律和自由组合定律的新思想。

1866年，孟德尔对他的豌豆杂交实验结果，经过再次仔细核查后，将题为《植物杂交的实验》的论文发表在了布隆自然科学协会的会刊上。在这篇论文中，孟德尔如实地记述了他的重大发现，并总结和确立了分离定律和自由组合定律。从此，正式建立起了系统的孟德尔遗传学说，有利的推动了后来的细胞学地发展，增强了人们对生物遗传规律的学习和认识。

知识解码

细胞学

细胞学是在光学显微镜水平上研究细胞的化学组成、形态、结构及功能的学科，也是研究细胞结构和功能的生物学分支学科。我们知道，细胞是组成有机体的形态和功能的基本单位，而它自身又是由许多部分构成的。但是绝大多数细胞都非常微小，超出了人们的视力极限，所以，我们观察细胞必须要用到显微镜。对于细胞结构的研究，我们不仅要知道它是由哪些部分构成的，而且还要进一步搞清这些组成部分的特点和各个部分在功能上的相互关系。

地球上，生命有机体的生理功能和一切生命现象都是以细胞为基础进行表达的。因此，不论是对有机体的遗传、发育和生理机能的了解，还是对于作为医疗基础的病理学、药理学以及农业的育种等，细胞学都起着至关重要的作用。