1、科学方法4,达尔文临死前心满意足地看到了他的两个思想产儿之一共同祖先学说(认为地球上的所有生物都是从同一祖先进化而来的)已获得了生物学界的公认，已难以找到生物学家还会怀疑进化的事实。但是他更心爱的另一个思想产儿自然选择学说(认为适者生存是进化的机制)却遭遇不同的命运，只吸引了少数追随者。它面临的一些科学难题在当时没有令人满意的解答，,达尔文的进化论揭示了生物在自然条件选择下，其遗传和变异交互作用形成进化的过程。虽然每一代物种都出现变异，但只有那些与环境相适合的变异才能被保留下来。,用进废退学说的中心论点是: 环境变化是物种变化的原因。环境变化了, 使得生活在这个环境中的生物, 有的器官由于经常
2、使用而发达, 有的器官由于不用而退化; 这些变化的性状(即后天获得的性状)能遗传, 也就是说获得性能够遗传下去。,拉马克提出获得性遗传学说的时间比达尔文为早，拉马克主张，后天所获得的性状(character)可以遗传给下一代。例如长颈鹿的祖先是短颈的，因为地上的草不够，牠们需要伸长颈部去吃树上的叶，那么下一代的颈就会变长。如此一代一代伸长下去，就变成今天的长颈鹿。由于拉马克主张长用的器官会进步(例如颈变长)，不用的器官会退化，所以他的学说亦被称为用进废退说。,格里哥孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822年1884年），奥地利遗传学家，遗传学的奠基人。又译门德尔。,1822年
3、7月22日孟德尔生于奥地利的海因岑多夫（今捷克的海恩塞斯）。他于1840年毕业于特罗保的预科学校，进入奥尔米茨哲学院学习。1843年因家贫而辍学，同年10月到奥古斯丁修道院做修道士。1847年被任命为神父。,1849年受委派到茨纳伊姆中学任希腊文和数学代课教师。1851年1853年在维也纳大学学习物理、化学、数学、动物学和植物学。1853年，他从维也纳大学毕业回修道院。1854年被委派到布吕恩技术学校任物理学和植物学的代理教师。并在那里工作了14年。,约从1856年到1863年，他进行了8年的豌豆杂交实验。他首先考察高矮两种性状的遗传情况，结果发现，矮株的种子永远只能生出矮株，因此它属于纯种，
4、高株则不同，约占高株总数的三分之一的高株属于纯种，一代代生育高株，其余的高株的种子生出一部分高株，一部分矮株，高矮的总比例为约为一比三。这说明高株有两类，一类是纯种的，一类是非纯种的。将矮株与纯种高株杂交会出现什么现象呢？孟德尔吃惊发现，杂交生出的全是高株，矮株的性状似乎全部消失了。但是，将这一代杂交出的高株进行自花授粉，结果新一代四分之一是矮纯种，四分之一是高纯种，四分之二是非纯高种。,这种规律太神奇了。孟德尔认识到豌豆的高矮性状在高矮性状，在遗传时表现不同前者是显性的，后者是隐形的。也就是说，它们均存在时，只显现高性状。但矮性状并没有消失，等到在下一代出现没有高性状的植株时，矮性状就表现出
5、来。,门德尔利用人工授粉的方式将碗豆一共七种不同的性状进行单一的杂交实验。他先将具某种特征（比如说是开白花的碗豆）的植株的雄蕊用剪刀除去，再用水彩笔将具另一相对遗传特征植株的花粉传至去雄蕊的白花的柱头上（与白花做杂交实验的植株为开紫花的植株），由于白花中的雄蕊已经除去，所以开白花的植株接受开紫花的植株的花粉，完成授粉。,经人工操作的植株在遗传杂交实验中被称为父本或母本 ( parental generation )，一般用P来代表。由母本所结的种子长出来的植株为第一子代(first filial generation)的植株，一般用F1来代表。以F1为父母本再进行杂交实验所得的子代则称为第二子
6、代 ( second filial generation)，以F2表之。,门德尔观察的七种碗豆特征分别为：白花与紫花(white and purple flowers)，高植株与矮植株(tall and dwarf stem)，黄色种皮与绿色种皮(yellow and green seeds)，皱种皮与光滑种皮（wrinkled and round seeds），饱满豆荚与干瘪豆荚(smooth and constricted pods)，绿豆荚与黄豆荚(green and yellow pods)，花开于茎顶或开于茎间(terminal and axial flowers)。,Roundwr
7、inkled seeds All round 5,474 round,1,850 wrinkled 2.96:1 Yellowgreen seeds All yellow 6,022 yellow,2,001 green 3.01:1,Purplewhite flowers All purple 705 purple,224 white 3.15:1 Smoothconstricted pods All smooth 882 smooth,299 constricted 2.95:1,Greenyellow pods All green 428 green,152 yellow 2.82:1
8、Axialterminal flowers All axial 651 axial,207 terminal 3.14:1,Talldwarf stem All tall 787 tall,277 dwarf 2.84:1,孟德尔把他的实验结果解释为每一植株都具有两个决定高度性状的因子，每一亲体赋予一个因子。高的因子是显性，而矮的因子是隐性，因此杂交后第一代的植株全都是高的。当这一代自花受精后，这些因子在子代中排列可以是两个高因子在一起，或者两个矮因子在一起，或者一高一矮，一矮一高。前两种组合将会繁育出同样的后代，各自生出全是高的或全是矮的植物，而后面的两种组合则将以三与一之比生出高的或矮的植
9、物来。,孟德尔于1865年在布吕恩自然科学研究协会上报告了他的研究结果。1866年又在该会会刊上发表了题为植物杂交试验的论文。他在这篇论文中提出了遗传因子(现称基因)及显性性状、隐性性状等重要概念，并阐明其遗传规律，后人称之为孟德尔定律(包括分离定律及独立分配定律)。,（1）分离规律 分离规律是遗传学中最基本的一个规律。它从本质上阐明了控制生物性状的遗传物质是以自成单位的基因存在的。基因作为遗传单位在体细胞中是成双的，它在遗传上具有高度的独立性，因此，在减数分裂的配子形成过程中，成对的基因在杂种细胞中能够彼此互不干扰，独立分离，通过基因重组在子代继续表现各自的作用。这一规律从理论上说明了生物界
10、由于杂交和分离所出现的变异的普遍性。,（2）独立分配规律 该定律是在分离规律基础上，进一步揭示了多对基因间自由组合的关系，解释了不同基因的独立分配是自然界生物发生变异的重要来源之一。,孟德尔的论文在1868年发表后，他订了40份单行本，分寄世界各国的权威，其中一份也寄给了达尔文，但是达尔文从来没有阅读它人们在达尔文藏书中发现它的时候，连页没有割开。,达尔文的家养条件下动物和植物的变异（1868），德弗里的细胞内泛生论（1889），以及魏斯曼的种质论（1892）促进了人们对遗传问题的关注。德弗里和柯仑斯于1892年开展了系统性的杂交试验，1899年两人都发表了他们的异粉性（胚乳由花粉核形成，见D
11、unn，1966）试验的重要结果。不久后干1900年春发生了一件生物学史上罕见的事，这似乎非常突然但实际上却是事态长期发展的一个高潮。有三位植物学家，德弗里、柯仑斯、丘歇马克，在短短几个月内先后发表文章声称他们分别独立地发现了重要的遗传定律，却不料在核查文献时才知道孟德尔已领先他们35年在19世纪60年代已经发现了这一定律。,纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。,其实门德尔并不是唯一的一个在那个时代从事植物杂交实验以观察遗传现象的生物学家,，但却为唯一的一个能从植物的杂交实验中发现生物特征遗传的定律的科学家，他成功的原因是什么呢？因为是他利用那个时代生物学家仍不会使用的数学分析法来处理他的实验结果。,他所以会用数学的分析法来分析他的杂交实验的结果得归功于他在维也纳大学所受的养成教育，维也纳大学的教师们教会了他视我们存在的地球为一个有秩序并受自然法则所控制的世界，重要的是这些自然法则都可以用简单的数学关系来加以描述。所以在门德尔的观念中，认知能将一自然界的现象用数学表示来加以说明是科学家所能获得的最大成就。也就是在这种观念下，门德尔以上述的观念来检视他实验的结果，约简其数字的关系，成功的找到了生物的遗传秘密。这种定量的研究是那个时代的生物学家最为缺乏的训练，却是门德尔得以成功的关键。,
