“假說—演繹法”的應用

王天譽

假說演繹法是科學探索中一種非常重要的科學方法，在遺傳學發展過程中有著非常重要的應用。近年高考題中有關“假說演繹法”的題目頻繁出現，重點考查假說演繹法的應用。以下將對高中生物學中假說演繹法的應用進行簡單概括。

一、方法介紹

“假說—演繹法”是在觀察和分析基礎上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理得出的預期結果。如果實驗結果與預期結果一致，就證明假說是正確的；反之，則證明假說是錯誤的。其基本思路簡要表示如下：提出問題→做出假說→演繹推理→預期結果→根據實驗結果與預測結果是否一致，判斷假說是否正確→得出結論（即正確的假說）。

二、“假說—演繹法”應用舉例

以人教版高中生物必修二第一章第一節“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”為例介紹“假說—演繹法”的應用。

1.提出問題。在孟德爾以前，人們對生物的遺傳也進行了探索。但這些探索都沒有用實驗的方法進行，大多是猜想和臆斷，所以不能對生物的遺傳作出科學的解釋。孟德爾設想，對生物的遺傳規律用實驗的方法進行探究，可能從中找出遺傳的科學規律。

豌豆是自花授粉植物，后代一般是純種；豌豆的相對性狀區別比較明顯，易于觀察和分析。孟德爾運用豌豆作實驗材料，設計了具有相對性狀的豌豆作為親本進行雜交，得到雜交子一代，讓雜交子一代自交，得到了雜交子二代。

孟德爾觀察和分析了雜交子一代和子二代性狀表現和不同性狀表現的個體的數據。在分析數據以前，孟德爾對實驗中出現的各種現象進行概念規范，建立了一套雜交實驗知識的概念體系。孟德爾在分析雜交子二代的數據時，運用當時數學領域的最新成果——統計學。所以他對數據分析的規律性和科學性都比較強。孟德爾發現，用具有一對相對性狀的豌豆雜交，雜交子一代都表現為顯性性狀；子二代都表現出3∶1的性狀分離比。

2.做出假說。

（1）生物的性狀遺傳是由基因（孟德爾當時稱遺傳因子）控制的。

（2）根本原因（后來的分離定律）：控制某個性狀遺傳的基因在體細胞中成對存在，在生殖細胞中成單個存在。

（3）必要因素：雌雄配子受精機會均等。

（4）重要條件：個體發育（基因的表達）必須具有適宜的環境條件。

以上就是“孟德爾假設”的主要內容。用孟德爾假設能夠圓滿地解釋植物雜交實驗中出現的各種實驗結果。

3.演繹推理。“孟德爾假設”能圓滿地解釋植物雜交實驗的實驗結果。他進一步設想，如果他的假設是正確的，則他的假設不僅能夠解釋以上相同類型的雜交實驗結果，還要能夠解釋并預期其他不同類型的雜交實驗結果。因此，孟德爾根據“孟德爾假設”設計了測交實驗，即把雜交子一代與隱性類型相交，根據“孟德爾假設”的預期，測交后代會出現1∶1的性狀分離結果。

4.驗證假說。孟德爾做完測交實驗，并對其結果進行統計分析，果然與“孟德爾假設”預期的結果完全相符。

5.分析結果，得出結論。“孟德爾假設”是從實踐中得出的，現在又被測交實驗檢驗是正確的。所以，孟德爾假設可以上升為理論，即基因的分離定律。

三、“假說—演繹法”的推廣應用

素材：人教版高中生物必修二第三章第一節“DNA是主要的遺傳物質”。其中DNA是遺傳物質的發現史是“假設—演繹法”一次成功的應用。案例如下。

1.提出問題。20世紀20年代以前，人們一直認為蛋白質是遺傳物質。首先向這一觀點提出挑戰的是艾弗里，而艾弗里的實驗又是在英國科學家格里菲斯的實驗基礎上進行的。

1928年，英國科學家格里菲思利用肺炎雙球菌進行轉化實驗：①無毒性的R型活細菌注射到鼠體內，小鼠不死亡；②有毒性的S型活細菌注射到鼠體內，小鼠死亡；③加熱殺死的S型細菌注射到鼠體內，小鼠不死亡；④無毒性的R型活細菌與加熱殺死的S細菌混合后注射到鼠體內，小鼠死亡。格里菲思的結論：第④組實驗鼠體內可分離出有毒性的S型活細菌，推測已加熱殺死的S型細菌中必然含有某種促成這一轉化的活性物質。

在此基礎上，1944年美國的科學家艾弗里和他的同事改進了格里菲斯的實驗：①從S型活細菌中提取得到DNA、蛋白質和多糖等物質；②將上述提取得到的DNA加入已培養了R型細菌的培養基中，培養一段時間后，在培養基上出現了有毒性的活的S型細菌菌落和無毒性的活的R型細菌菌落；③將上述提取得到的蛋白質或多糖加入已培養了R型細菌的培養基中，培養一段時間后，在培養基上只出現了無毒性的活的R型細菌菌落；④將上述提取得到的DNA先與DNA酶混合一段時間后，再加入已培養了R型細菌的培養基中，培養一段時間后，在培養基上只出現了無毒性的活的R型細菌菌落。

2.做出假說。通過觀察和實驗，艾弗里提出假說：S型細菌的DNA是促成R型細菌轉化為S型細菌的活性物質，DNA是遺傳物質，蛋白質等不是遺傳物質。在格里菲斯實驗中，用65℃溫度對S型細菌進行加熱處理，僅僅使蛋白質變性，而DNA在緩慢降溫后仍然可以復性，稱為“轉化因子”。另一方面，R型活肺炎雙球菌（受體菌）在生長后期約40分鐘內處于“感受態”，吸收外源DNA的能力比其他時期大1000倍。加熱殺死的S型細菌的DNA進入R型細菌，外源DNA與受體細胞DNA之間的重組，受體細胞獲得了新的遺傳信息，使受體菌的遺傳特性發生改變，于是R型細菌轉化為S型細菌。

3.演繹推理。根據艾弗里提出DNA是遺傳物質的假說，即DNA控制生物的遺傳性狀。噬菌體侵染細菌，噬菌體DNA進入細菌體內，蛋白質外殼留在細菌表面，在噬菌體DNA指導下利用細菌體內的核苷酸、氨基酸等原料合成噬菌體的DNA與蛋白質，新合成的子代噬菌體具有與親代噬菌體相同的遺傳特性。

4.驗證假說。1952年，科學家赫爾希和蔡斯利用T2噬菌體（一種病毒）作實驗材料，用不同放射性同位素標記的T2噬菌體侵染未標記的細菌，實驗推理子代噬菌體具有與親代噬菌體相同的遺傳特性，同時部分子代噬菌體DNA有放射性，蛋白質外殼均無放射性。

5.分析結果，得出結論。用32P標記DNA的噬菌體與未標記的細菌混合培養一段時間后，攪拌、離心，實驗結果是上清液放射性很高，沉淀物放射性很低，表明部分子代噬菌體DNA中有32P標記；另一組實驗35S標記蛋白質的噬菌體與未標記的細菌混合培養一段時間后，攪拌、離心，實驗結果是上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，表明子代噬菌體外殼蛋白均無35S標記，實驗結果與預期結果一致，最終證明DNA是遺傳物質假說的正確性。