豌豆：遺傳學的幸運材料

史軍

豌豆從何而來

豌豆是最早被人類馴化和栽培的作物之一，人類栽培豌豆的時間長達7000 年，中國栽培豌豆的時間可以追溯到春秋時期。這些小豆子的“老家”在亞洲西部和地中海區域，在歐洲和近東的新石器時代的遺址中也曾出土過豌豆。

因為豌豆籽粒富含碳水化合物，一直都是人類的重要食物。再加上一年兩次的播種，讓豌豆成為優秀的農作物。在長期的培育過程中，人類還培育出了很多不同類型的豌豆，比如荷蘭豆。

豌豆是豆科蝶形花亞科的植物，因這個家族的花朵都像小蝴蝶而得名。這些花朵的共同特征就是分成5 瓣，它們都有自己的名字。花朵上方最大的、如同一面大旗招展的花瓣叫旗瓣，主要承擔招蜂引蝶的任務;在旗瓣下方，兩片像小翅膀展開的花瓣叫翼瓣;在翼瓣的下方就是兩片“默默無聞”“吃苦耐勞”的龍骨瓣了，它們一般是蜜蜂等昆蟲在花朵上停留的“踏腳石”。但令人意外的是，豌豆花瓣的功能僅為了保護花蕊，因為在它們的花朵綻放之前就已經完成了授粉工作。

自花授粉的小花朵

通常來說，花朵之所以美麗，就是為了吸引傳粉昆蟲，讓傳粉昆蟲帶著花粉在花叢中穿梭，這不僅僅是為了繁育后代，更是為了繁育多樣性的后代。傳粉會帶來更多新的基因組合，更多的基因組合意味著植物能在最大程度上適應多變的環境，獲得更多的生存機會。

豌豆花在開放之前，就已經用自身的花粉為自身的胚珠進行受精。所以，即便傳粉昆蟲來訪，也只是白忙活一場。豌豆這種繁殖方式在環境穩定的條件下，不失為一個成功的生存策略，只需要強化自身的優勢就足夠了。如同賽馬場上的賽馬，為了追求速度優勢，會嚴格保證遺傳基因的純正。除此之外，在外界環境不穩定的情況下，自花授粉植物也可以順利產生種子，這也是自花授粉植物的優勢所在。畢竟再好的基因組合，也是需要以順利產生種子為前提。因此，強化基因交流和自花授粉，是植物應對不同生存環境的不同策略。

豌豆：遺傳學材料的基礎

150多年前，生物學家格雷戈爾·孟德爾在吃豌豆時忽然發現，盤中的豌豆粒長相不盡相同，有的是綠色的，有的是黃色的;有的表皮是光滑的，有的表皮則皺巴巴的……為什么會有這樣的差異呢？

孟德爾還發現一個奇特的現象，把豌豆播種下去，黃色豆粒的后代還是黃色的，綠色豆粒的后代還是綠色，光滑豆粒的后代還是光滑的，皺皮豆粒的后代還是皺巴巴的。

那么，如果將擁有不同特性的豌豆進行雜交授粉，結果會是怎樣的呢？于是，孟德爾開始了一項偉大的實驗。他把這些豌豆都播種在小花園里。然后在豌豆開花之前，去除掉花朵中帶花粉的雄蕊，按照自己設計的組合給花朵進行人工授粉。

神奇的事情發生了，不管是用了黃色豌豆的花粉，還是用了黃色豌豆的雌蕊，最終結出的只有黃色豌豆。而光滑豌豆和皺皮豌豆雜交的結果是，全部種子的外皮都是光滑的。孟德爾的發現顯然暗合了中國的那句古話——“龍生龍，鳳生鳳，老鼠兒子會打洞”，這便是現代遺傳學的開端。

孟德爾沒有就此止步，他把那些雜交產生黃豌豆和光滑豌豆再次播種下去，結果發現，收獲的種子里面又有了綠色豌豆，并且跟黃色豌豆的比例是1 ∶ 3，而皺皮豌豆和圓粒豌豆的比例同樣是1 ∶ 3。也就是說，綠色和皺粒特征并沒隨著雜交而消失，只是被黃色和圓粒這些特征所“壓制”了，而這些特征的核心恰恰就是我們熟知的基因。這就是遺傳學中所說的顯隱性定律，人類的單雙眼皮、大小耳垂、ABO 血型莫不如此。

遺憾的是，當時人們對孟德爾的發現置若罔聞。直到半個多世紀之后，科學界才重新審視孟德爾的結論，并給予他足夠的尊敬和榮譽。

孟德爾的“運氣”

孟德爾用豌豆開創了現代遺傳學。在孟德爾之后，經過一百多年的研究，我們知道了染色體、基因、DNA。而這一切，都開始于孟德爾面前的那一盤豌豆。正是因為孟德爾的努力，在后來的人類歷史中，才有很多植物推動了人類對于遺傳學的認識。

1962年，時任美國芝加哥大學校長的遺傳學大師比德爾在芝加哥大學進行了一次關于遺傳學的學術演講。在演講中，他講述了孟德爾實驗的幸運之處。在隨后的關于孟德爾的諸多文章中，這個說法被廣泛引用，成為大家熟知的“運氣”（實驗材料）影響科研成果的例子。

孟德爾的開創性研究并不僅僅是運氣使然，更重要的是對好奇心的堅持，對科學方法的堅守，最終成為現代遺傳學研究的引領者。在今天的豌豆實驗中，孟德爾遵循的科學精神和科學思維仍然是科學實驗的根基，仍然值得我們好好學習。

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有一種說法是，孟德爾之所以能發現遺傳定律，是因為他太幸運了，孟德爾選擇的7 對性狀，恰好分布在7 對同源染色體上。于是在孟德爾進行雜交實驗和統計分析的時候，很容易歸納總結出遺傳學定律。

但是通過現代基因組研究發現事實并非如此，孟德爾研究的7 對性狀其實分布在4 對同源染色體上。其中，控制花色的一對基因（A/a）和控制子葉顏色的一對基因（I/i）位于第一對染色體上;控制花的位置的一對基因（FA/fa）、控制莖的高度的一對基因（LE/le）和控制豆莢形狀的一對基因（V/v）位于第四對染色體上;控制未成熟豆莢顏色的一對基因（GP/gp）位于第五對染色體上;控制種子形狀的一對基因（R/r）位于第七對染色體上。