孟德尔真的是民科吗?

孟德尔真的是民科吗?

首页休闲益智孟德尔研究所游戏更新时间:2024-07-02

提到孟德尔(1822-1884),是一个熟悉又陌生的人物。最早在高中的生物学教材中,了解到了孟德尔的豌豆实验。一切看上去那么偶然,似乎孟德尔只是因为在修道院院后院种下了一些豆子,然后数一数。这也就是大家会认为孟德尔是民科的原因。最后在梦中有了突破。最后因为这一点点成就,被后人称为遗传学之父。我也有很多同学痛恨孟德尔,因为遗传学的计算是在太复杂太饶人了。孟德尔的发现促使了现代遗传学的诞生,从而催生了数十个学科的产生。

一、孟德尔的生平

1822年7月20日,孟德尔出生在奥匈帝国西里西亚(现属捷克)海因策道夫村的一个说德语的贫寒的农民家庭里。7月22日受洗,父亲是嫁接果树的行家。

1833年 ,11岁的孟德尔进入莱比尼克城的皮亚里斯特尔学校学习。

1834年,孟德尔以班级最高成绩毕业。

1834年12月,孟德尔进入特罗堡的高等中学学习。所有的科目成绩都是优秀。

1838年,孟德尔参加了特罗堡郡立学校预备教育和家庭教师的讲习班,很幸运,在考试中受到最优秀的推荐,进入高等中学的高级班。

1840年,他考入奥尔米茨大学哲学院,主攻古典哲学,但他还学习了数学。

1841年,孟德尔的父亲因为在1838年干活时胸部不幸被大树砸伤,不得不把土地卖给大女婿。此时孟德尔正在家中养病,于是妹妹和他各分得一份钱。妹妹特蕾西亚毅然从自己的嫁妆中拿出部分钱支持孟德尔的学业。后来他帮助支持了她的三个儿子,其中两个儿子成了医生。

1843年孟德尔以优异成绩毕业,出于经济原因,孟德尔决定成为一名修道士。

1843年10月9日,布尔诺修道院为孟德尔举行了着衣式,取道名格里戈尔。修道院的院长纳泊给了他很大的帮助。在这里孟德尔成为植物学家克拉谢尔的助手。克拉谢尔在小植物园中从事改良品种和植物遗传有关的研究。

1844年,克拉谢尔因为政治因素不得不离开修道院,孟德尔进入布尔诺哲学院听神学和农学的课程。

1847年,孟德尔被任命为布尔诺圣教区的候补牧师,他的职责是照顾圣安病院的患者,在精神上慰藉他们。但是孟德尔不能适应这项工作。

1849年,经过纳泊的推荐,孟德尔成为莫拉维亚南部的小城市的高等中学的代课老师。教授拉丁语、希腊语、德语和数学,受到学生们的爱戴。

1850年孟德尔因生物学知识缺乏在正式教员考试(通常参加这一考试需要大学毕业)中失败。

1851-1853年在纳泊的赞助和支持下,孟德尔被教会派到维也纳大学深造,孟德尔学习物理,数学和自然历史,并参加“实验物理学”(Christian Doppler,1803-1853),“植物解剖学和生理学”(Franz Unger,1800-1870),以及“使用显微镜”。

1854年,在修道院花园建造温室。1854年至1868年,孟德尔在乡村中学讲授物理和自然历史。

1854年至1864年,豌豆的实验研究。孟德尔在修道院花园进行了植物杂交试验,特别是豌豆(Pisum sativum)。他花了两年时间选择具有稳定特征的豌豆系。

1856年,他参加考试成为一名认证教师,并再次未通过口头考试。

1861年,布尔诺自然科学学会联合创始人。

1862年,孟德尔阅读达尔文的“物种起源”第二版(1860年)的德语翻译,并在边缘做笔记。

1863年首次发表关于他的气象观测资料。孟德尔继续这些研究直到1882年。

1865年孟德尔在布尔诺自然科学例会上分两次发言,讲述自己的实验与发现。同年,他与Carl Nägeli(1817-1891)开始了他的通信。

1866年孟德尔将演讲的内容整理成论文发表在《布尔诺自然科学会志》的第 4卷上。这就是著名的《植物杂交的试验》,它后来成为永远纪念孟德尔英名的见证。

1867年,院长纳泊去世。孟德尔当选为修道院院长。

1870,在布尔诺出版他的山柳菊实验。经养蜂协会发起人亲自介绍,孟德尔成为协会会员。入会后,他立即向养蜂家们作了植物遗传学知识的普及宣传,以后不久,他又阅读了达尔文《饲养动物和栽培植物的变异》一书的德文版,其中有关蜜蜂交配的章节对他有很大启示,从此,他就正式开始了对蜜蜂的研究。孟德尔曾任摩拉维亚养蜂家协会副主席,后任主席。 1877年,摩拉维亚养蜂家协会授予孟德尔荣誉会员称号。

1871年,在修道院后面的陡坡上,盖起一幢红砖养蜂房。孟德尔在这里开展了有计划的、具有相当规模的蜜蜂交配实验。

1872,孟德尔获得 the Cross of the Royal and Imperial Order of Franz Joseph I。孟德尔在养蜂家协会上作了关于蜜蜂的杂交实验报告。布尔诺音乐协会授予他荣誉会员的证书,感谢他的帮助。

1873年因忙于修道院事务,孟德尔不得不停止关于山柳菊的实验。

1874年春,帝国议会通过一项法案,要求天主教修道院缴纳教会基金税。

1875年帝国政府颁布了实施令。按规定,布尔诺修道院要在 1880年前,每年上缴约等于修道院全部财产的 1/ 10的金额。孟德尔为了恪守“竭力保护住修道院财产”的承诺,与政府展开抗争。直到孟德尔去世后两年这场冲突才和解。

1881年,摩拉维亚抵押银行(布尔诺)主任。

1884年,孟德尔于1月6日去世。死后医生按照他的遗愿解剖了他的尸体,确定孟德尔死于心脏病和肾炎。三天后,他被埋葬在布尔诺的中央公墓。

通过搜集资料,我对孟德尔的人生轨迹有了比之前更明确的了解。在一些资料中,孟德尔被称为农民的儿子,这句话从实际意义上没有什么错,但是在中国农民的儿子包含了一些特殊的意义。也有一些资料中称孟德尔的父母为园艺学家。这两者实在过于荒谬,但是确定的是孟德尔的家庭经营着一家小型农场,并且孟德尔在一定程度上受到了家庭的影响。但是孟德尔关于自然的某些问题,似乎与一般鸡汤文的思路相同,我认为是作者的渲染。

孟德尔成绩优异,接受了系统的科学学习,在维也纳大学学习的时候,他曾担任开普勒的助手,这一点让我非常惊奇,在高中的生物书中孟德尔形象过于扁平,以致于让我错以为孟德尔并没有读过多少书。

孟德尔的家人给予了孟德尔很大的帮助,尤其是他的妹妹,最后在一些资料中看到孟德尔后来资助妹妹的家人,也是一个圆满的故事。修道院的院长纳泊也给予了孟德尔非凡的帮助,甚至于可以称为是孟德尔的伯乐。纳泊才能出色,在经营修道院期间,修道院的财务状况一直很好。值得一提的是修道院的主要经济来源是养羊。这与布尔诺地区发达的农业也有关系。他不惜一切代价资助了孟德尔在维也纳的进修。同时纳泊的存在,使得修道院拥有了良好的学术氛围。在这里孟德尔成为了植物学家克拉谢尔的助手,开始从事植物研究的工作。同时在纳泊的推荐下,孟德尔成为了中学教师。纳泊允许孟德尔成为一个不传教的修道士。

关于孟德尔本人,人们常常把他塑造成一个只会在修道院后院种豌豆的怪人。而且因为不善于表达,两次没有通过教师考核。事实上孟德尔的涉猎十分广泛,除了我们熟知的植物遗传实验,他对养蜂和气象有着深入了解,取得了相当丰富的成果(相关的资料也有说明,在此不作过多解说)。并且在纳泊死后担任了修道院的院长,经过十年的抗争最后保住了修道院的财产。关于没有通过口头考试这一点上有争议,有人认为是他不善于表达。事实上孟德尔的家庭是说德语的,并且他受到学生们的喜爱。所以最可能的原因是孟德尔在有些观点上与考官发生争议最终没有通过考试。

孟德尔曾坦陈自己是因为经济原因成为修道士。所以由于这个原因,孟德尔开始使用老鼠进行遗传学实验后来放弃这一做法。孟德尔读过达尔文的有关著作,在孟德尔的某些著作中,他已经有了关于进化的思想,也有猜想因为其修道士的身份他没有发表相关文章。但是修道院确实满足了孟德尔的最初的想法,在成为修道院院长之后,他曾资助过当地的消防队和音乐协会。但是忙于修道院事务也使孟德尔早早的放弃了科学研究。

还有一个重要的问题就是,孟德尔到底知不知道自己的研究有多么重要。饶毅认为孟德尔隐约的知道自己的研究有多么重要,但是孟德尔曾经和自己的朋友说过“我的时代终将来临”。所以我认为孟德尔认识到自己的研究很重要,对此有清醒的认识,只是没想到如此的重要。

孟德尔死后,选择让医生解剖他的尸体,在我看来也是十分值得钦佩的。

百度百科下面有一则推文,我看了之后十分生气,文章中称孟德尔为民间科学家。事实上这种半真半假的错误引导,或者是站在自己的角度对历史人物进行评价是可耻的。利用这种虚构化写作进行传播,更是可耻。将民科=民间科学家,再只选择或者直接选择错误的事实进行写作,仅仅为了博人眼球而选择性失明是可耻的。纵观孟德尔的一生,孟德尔受到过良好的科学培训,并且修道院的氛围类似于今天的研究所。其次科学与非科学之间有着明确的区分标准——可检验性。所以孟德尔并不是一位所谓的民间科学家,而是一位谦逊的天才。

二、读《植物杂交的实验》及给Carl Nägeli的信

孟德尔的原文应该不知道由什么语言写成,幸运的是我找到了一本收录了遗传学经典论文的遗传学经典文选。站在后人的角度,或者是站在巨人的肩膀上,读这篇文章似乎就变成了看看孟德尔有什么是知道的,有什么是不知道的,他弄错了什么。

这篇文章于1866年发表,再引言中孟德尔首先回顾了前人的工作,然后提到了他经过8年的实验。

第二部分是关于试验植物的选择,在此之前我认为孟德尔仅仅是偶然选择了豌豆,因为他在之前和之后也选择过其他植物进行试验。但是孟德尔在这里明确的写出了试验材料的要求:①具有稳定的可以区分的性状;②这种植物的杂种在开花期必须能防止所有外来花粉的影响,或能容易地防止。还提到了豌豆容易栽培和方便人工授精的特点。并且仔细描述了人工授精的操作。

孟德尔在这里提到是从种子商人那里获取了豌豆种子,这一点十分有趣,因为在他遗物中发了订购种子的清单。在此孟德尔先把这些种子播种了两年,正是由于这两年的播种,他获得了纯合子,当然这个孟德尔并不知道。

在这里孟德尔提出他不能准确分别这些豌豆是不是一个种,有人认为这与他不善于表达有关。1753年林奈发表《植物种志》(Species Plantarum),孟德尔时期距离此100年左右。不善表达和能否用学名区分一个物种应该没有直接联系。种的合并和拆分直到今天也是植物学家们的研究内容。

第三部分,试验分组和设置。孟德尔的观察相当细致。在他选择的7组中,他描述3.种皮颜色的差异种皮或为白色,而白花总是与这个性状相关;或灰色、灰褐色、皮革褐色、有或无堇紫色斑点,在这种情况下,旗瓣的颜色为堇紫色,翼瓣为紫色,而叶腋中的叶梗带红色。灰色的种皮在开水中变成深褐色。我推测这一现象可能与基因连锁或者酶代谢有关。在这里和信中,他都提到豌豆象的大量出现困扰了他的试验,看来油菜花被摘不能毕业的情况在孟德尔时期也会发生。

第四部分F1杂种的类型。孟德尔提出了显隐性的概念。“本文以后谈到的性状,凡是在杂交时整个或几乎不变地传给后代,从而它本身就构成杂种的性状则称为显性,而在传递过程中潜伏起来的性状则称为隐性。”他观察到高矮两种豌豆杂交,会比高的豌豆还高,他认为是生长旺盛的结果。孟德尔就这样错过了杂交优势。

第五部分F2由杂种育成的第一代

出现了大名鼎鼎的3:1分离比,同时在任何实验中没有观察到中间类型。在孟德尔时期人们的遗传观念是融合遗传。就是白猫和黑猫会生出灰猫。孟德尔还观察到了样本太小时的漂移现象。

第六部分F3由杂种育成的第二代

孟德尔得到了以下结论,在第一代中,显性和隐性性状分配的 3 ∶ 1比例,如果按照显性性状的意义可以把它分成杂种性状或亲本性状的话,这个比例在所有试验中都可以分解为 2 ∶ 1 ∶ 1。由于第一代( F2)的成员是从杂种( F1)的种子直接产生的。现已清楚,杂种产生的种子具有两个可以区分性状中的这一个性状或另一个性状,这些种子有一半重新产生杂种,而另一半则产生稳定的植株,并分别获得显性或隐性性状,数目相等。

第七部分杂种育成后的以后各代

孟德尔提出了A + 2Aa + a此公式表示两个可区分性状在杂种后代系列中的各项。盖尔特纳、克尔路特等人观察到杂种有回复到亲本类型的倾向,上述试验也证实了这一点。

孟德尔这一部分的内容与哈伯-温迪格定律有相似之处,但是二者的背景不同,在数学上很是相似。这一部分应该就是孟德尔的分离定律。

第八部分同时具有几个性状的杂种后代

首先我不太明白孟德尔为什么要观察每个种荚里面的种子,我猜想是与他想观察配子行为有关。这一部分孟德尔同样使用了精湛的数学模型。同时他观察到杂种的开花期在父母本之间。

第九部分杂种的生殖细胞

①卵细胞 AB、 Ab、 aB、 ab和花粉细胞 AB; ②卵细胞 AB、 Ab、 aB、 ab和花粉细胞 ab; ③卵细胞 AB和花粉细胞 AB、 Ab、 aB、 ab; ④卵细胞 ab和花粉细胞 AB、 Ab、 aB、 ab。以上各项试验只能产生以下类型: ① AB、 ABb、 AaB、 AaBb; ② AaBb、 Aab、 aBb、 ab; ③ AB、 ABb、 AaB、 AaBb; ④ AaBb、 Aab、 aBb、 ab。证明了杂种雌雄配子的组成。同时推理它们之间是自由组合的。同样孟德尔得到了和预测一样的结果。因此,控制杂种发育的不同性状的组合规律,可以在所阐明的原理中找到根据和解释,即杂种所产生的卵细胞和花粉细胞,以相等数目代表着受精中性状结合所产生的全部稳定的类型。这最后一句话翻译的十分晦涩。不知道是原文的缘故还是翻译的缘故。全篇翻译没有出现“因子”一词,孟德尔认为自己发现了一个普遍的定律。而分离定律和自由组合定律为后人的表述,虽然孟德尔的文章里面已经展现了全部内容。

在孟德尔给奈格里的信中,孟德尔回答了对方的疑惑,并且寄去了想要的种子。主要问题在于能否确定性状真的稳定。但是孟德尔认为性状分类是彻底的。同时孟德尔对未进行的实验进了预测,并且确定能够得到相同的结果。

孟德尔的成就还包括利用数学模型进行生物学研究,以及假说演绎法的使用。

三、孟德尔定律的重新发现和继承发展

1900年来自荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律。事实上,他们当中的某一位是由于不能隐瞒自己使用了孟德尔的理论不得不说自己重新发现了孟德尔的理论。摩尔根开始并不相信孟德尔的理论,但是他通过抖擞精神的果蝇发现了基因的连锁遗传定律。

后来的故事我们都知道了。

值得一提的是Fisher认为孟德尔的数据过于完美,很有可能是假造的。事实上孟德尔的年代并没有统计学,而且孟德尔也没有必要造假。因为他在信中坦陈自己在山柳菊实验上的失败。

此外,孟德尔理论大约在1913年首次出现在中国,距离发表已经过去了一百多年,指导二三十年代中国科学家才开始作相关研究。甚至于还受到“李森科运动”的影响。

三、总结

孟德尔这一生虽然幼年家贫,但是父母和家人对他都十分支持。虽然放弃了生育权成为修道士,但是修道院良好的学术氛围以及纳泊对他的赏识,使得他能够进行自己的研究。孟德尔自己也十分努力,学习优异,虽然两次没有通过教师考试,但任然是一个好老师。他涉猎广泛、投身政治等等。

关于孟德尔的成功以及为什么成功,前人以及谈了很多了。重新了解孟德尔,我有以下几点收获。一是要去了解事物的本源,不能凭借自己的主观臆断进行推测。要做有质量的输出者。二、数学模型仍然是研究生物的必需工具,必须掌握相关知识。

参考文献

[1]朱玉贤,李毅,郑晓峰,等.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2013:4.

[2]孟德尔.遗传学经典文选[M]. 北京:北京大学出版社, 2012. 34-40.

[3]管成学,赵骥民.遗传之父:孟德尔的故事[M]. 长春:吉林科学技术出版社, 2012.1-50.

[4]https://baike.baidu.com/item/格雷戈尔·孟德尔/313954?fr=aladdin&fromtitle=孟德尔&fromid=178975

[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Gregor_Mendel

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