孟德爾的豌豆計劃

【美國】謝里爾·巴多　譯/韓青寧

無論蘋果樹、綿羊還是人類，生物是怎么將自身的特性遺傳給后代的呢？這個問題讓孟德爾終生為之著迷。為此，在8年多的時間里，孟德爾種了將近28000株豌豆，經過仔細的對比研究，他得出了一個偉大的發現……

坎坷求學路

1822年7月20日，孟德爾出生在奧地利西里西亞（現屬捷克）海因策道夫村的一個貧寒的農民家庭里，父親和母親都是園藝家（外祖父是園藝工人）。孟德爾童年時受到園藝學和農學知識的熏陶，對植物的生長和開花非常感興趣。他的父親希望唯一的兒子長大以后也能像自己一樣做個勤勞的農民。

在那個年代，孟德爾家鄉的村民已經知道將兩種蘋果樹嫁接在一起能夠結出更多口味的果實，將兩種羊一起飼養可以產出更厚的羊毛。年幼的孟德爾很想知道，這是為什么？是用什么方法做到的呢？他渴望揭開大自然的秘密，并將這些秘密分享給每一個人。

孟德爾長大后，村子里基礎的文法學校已經不能滿足他對知識的需求了。而更高級別的學校離他家很遠，要去這所學校就讀只能選擇寄宿。盡管孟德爾的父母竭盡所能地攢錢，但仍然只能勉強負擔他基礎的上課、住宿費用和一半的伙食費，可12歲的孟德爾還是堅持去上學了。在學校里，他如饑似渴地學習各種課程，不斷充實自己，盡量不理會他那“嗷嗷待哺”的胃。

1838年，一件不幸的事發生了：孟德爾的父親在為貴族服勞役的時候身負重傷，再也不能下地勞作了。

不肯向現實低頭的孟德爾利用課余時間做家庭教師賺取學費，又堅持上了四年學。他的成績依舊優秀，哪怕生病也從未落下功課。臨近畢業時，孟德爾擔心靠家庭教師工作賺的錢不夠讓他填飽肚子。一籌莫展之時，經老師推薦，孟德爾成了圣托馬斯修道院里的一名神父。在那里，孟德爾終于不再為餓肚子發愁了，他的思想也得到了滋養。

尋找遺傳密碼

修道院里的讀書氛圍很濃，這里有一個藏書3萬冊的圖書館，還培養出不少人才，有數學家、植物學家、哲學家和地理學家。他們常在圖書館里讀書，在每日豐盛的三餐后討論學習。在這么好的學習環境下，好學的孟德爾開始了他的深入研究。

1840年，孟德爾考入奧爾米茨大學哲學院，主攻古典哲學，他還學習了數學。修道院院長很欣賞孟德爾的好學之心，他把這位年輕的神父送到了維也納大學，讓他和當時世界上最優秀的一些科學家一起學習。

1843年大學畢業以后，21歲的孟德爾進了布隆城奧古斯汀修道院，并在當地教會辦的一所中學教書，教的是自然科學。當時的大多數老師通常比較嚴肅，孟德爾卻既和氣又有耐心，而且講課思路清晰、生動幽默，學生們都非常喜歡上他的課。

教課之余，他集中注意力研究當時最熱門的科學問題之一：作為父母，不論蘋果樹還是綿羊，或是人類，是怎么把自己的特性遺傳給孩子的呢？

在那個時代，沒人知道為什么妹妹會有跟父親一樣的藍眼睛和直發，而哥哥卻有母親的棕色眼睛和卷發，眼睛的顏色和頭發的形狀就被稱為遺傳特性。孟德爾認為所有植物和動物都遵循同樣的規律，由父母將這些特性傳給孩子。他希望找出這種控制遺傳特性傳遞的模式，來破解所有生物遺傳的密碼。

孟德爾在書中讀到，早期科學家會將不同種類、不同品種的植物配對，來觀察它們的后代的樣子，這種配對方式稱為雜交。通過將不同種類的玉米、花卉和小麥配對，早期的科學家培育出了不少雜交品種，但只研究了其中一小部分。

對此，孟德爾有他自己的想法。他計劃先通過幾種配對培育出數以千計的后代，然后計算某種特定特性出現的頻率，看看這些統計數據是否能幫助他找出其中的規律。

如果這一切進展順利，他就可以得出一個適用于所有生物的定律。

做實驗，需要先仔細挑選實驗用的植物。為此，孟德爾研究了花園里的34種豌豆。起初，這些看上去各不相同的豌豆讓孟德爾毫無頭緒，不知道該去追蹤哪些特定的特性。但經過更加認真的觀察后，孟德爾注意到：所有豌豆的種子，不外乎兩種顏色——黃色或者綠色。并且有些豌豆的表面光滑，有些豌豆則是皺巴巴的。找到了豌豆這兩對明顯的差異特征，孟德爾十分開心。

于是，孟德爾挑選了7對有明顯差異特性的豌豆進行實驗。他計劃對每一對進行培植，并記錄下每一種特性在后代身上出現的頻率。

發現一個規律

在正式實驗之前，孟德爾種了很多批豌豆，他要確保這些豌豆的穩定性，能夠一直繁殖有著相同特性的后代，他還要確保這些后代的任何變化都是由他的實驗引起的。

經過兩年的精心準備，孟德爾終于要開始雜交豌豆實驗了。豌豆是自花授粉植物，在開花前，雄蕊上的花粉就落到同一朵花的雌蕊上完成了授粉，然后形成種子。為了創造雜交后代，孟德爾需要干預這個自然過程。

時間就在豌豆的播種和收成間流過。到了春天，孟德爾小心翼翼地用鑷子把黃色豌豆的花瓣剝開，剪掉花的雄蕊，使它不能再產生花粉。然后，他又小心翼翼地把綠色豌豆的花粉刷在剪掉雄蕊的花的雌蕊上。接著，他給這朵花套了一個小袋子，以防止來自其他株的花粉隨著微風飄進來，或被蜜蜂、蝴蝶帶進來。通過這種方式，他就可以確信沒有其他植物給這朵花授粉。

就這樣，孟德爾按照光滑的豌豆和皺巴巴的豌豆，黃色的豌豆莢和綠色的豌豆莢，光滑的豌豆莢和凹凸不平的豌豆莢等7種不同的特性，授粉了287朵豌豆花。他操作時非常小心，因為一個錯誤就可能導致功虧一簣。

接下來就是等待了。直到花被裝滿種子的豌豆莢取代，孟德爾才把綁著的小袋子拿走。他開玩笑說，這些精心培育的豌豆就是他的孩子。

秋天終于來了，孟德爾急切地打開剛剛成熟的豌豆莢。他發現了什么？

綠豌豆和黃豌豆雜交的后代全部是黃豌豆。皺巴巴的豌豆和光滑的豌豆雜交，得到的都是光滑的豌豆。

孟德爾觀察到，在這7對特性中，所有的雜交后代看起來都只像父母中的一個。消失的特性會永遠消失嗎？它們的孫輩和曾孫輩又會長什么樣呢？整個冬天，孟德爾都在思考這些問題。

終于，又一個春天到來了，他種下了這些自己培育的雜交后代的種子。這一次，他聽任自然的發展，讓花朵自己授粉。他一邊耐心等待，一邊密切關注著。

到了收獲的季節，孟德爾又一次打開成熟的豌豆莢。他發現黃豌豆和綠豌豆并排出現在同一個豆莢里，他還在光滑的豌豆旁邊發現了皺巴巴的豌豆。消失的特性又出現了！

孟德爾再把這些種子種下，耐心等待它們成熟。當再次收獲豌豆的時候，他發現所有綠豌豆的后代豆莢里都只有綠色的豌豆，黃豌豆的后代有些豆莢里只長出了黃豌豆，但是大部分的豆莢里同時出現了黃豌豆和綠豌豆。孟德爾又把種子種了4次。在每對不同的組合中，他都得到了相同的結果。他發現了一個規律！

寂寞的先驅者

實驗得出的結果讓孟德爾想起了他在大學時學過的數學。有時候數字也會產生一種像豌豆里黃綠顏色搭配的模式。如果豌豆的特性遵循與數字相同的規則，那么每個特性必須由兩個單獨的部分組成，這兩個部分又交叉形成新的模式。突然間，孟德爾發現了一種父母將自己的特性遺傳給孩子的全新遺傳方式。

他得出的結論是，每一種豌豆都有表現任何一種特性所必需的兩個因子。今天，我們把這些因子稱為“基因”。對應到每一種特性上，父母分別把部分基因傳給了孩子。

當孟德爾把黃豌豆和綠豌豆雜交時，每株雜交植物都有一個黃豌豆基因和一個綠豌豆基因。在第一代雜交植物中，所有的豌豆都是黃色的，這是因為黃色基因遮蔽了綠色基因。但是綠豌豆的基因并沒有消失，仍然被遺傳了下去。孟德爾稱那些遮蔽其他基因的基因是“顯性的”，而那些被遮蔽的基因則是“隱性的”。他還發現隱性基因和顯性基因都有可能遺傳給孩子，當一個隱性基因遇到另一個隱性基因時，它就會“重現天日”。這就解釋了為什么綠豌豆和其他失去的特性又出現在了孟德爾后來的實驗中。并且這些特性是獨立發揮作用的，豌豆變綠并不會使豌豆更容易起皺或變得光滑。

8年來，孟德爾種了將近28000株豌豆！他還在其他14種植物上進行了小規模實驗，結果都驗證了他的這些結論。

1864年，由于嚴重的蟲災和其他屬植物試驗的意外，孟德爾被迫放棄了豌豆研究。

1865年，孟德爾將他的發現提交給了布爾諾自然科學學會。一年后，他在一本科學雜志上發表了這些研究結果，但是并沒有引起人們的關注。

沒有人明白他的發現并不僅僅限于豌豆，人們無法將豌豆實驗與蘋果樹、綿羊或人類聯系起來。而且，在孟德爾生活的時代，顯微鏡也看不到基因的存在。沒有更多的證據證明基因確實存在，人們如何相信他們看不到的東西呢？

1884年，孟德爾因腎炎去世，年僅62歲。

又經過了16年，全世界才意識到他發現的偉大意義。1900年，來自三個不同國家的三位各自獨立工作的科學家，不約而同地在自己的國家進行了與孟德爾的豌豆實驗極為類似的雜交實驗，也分別得到了類似的結論。當他們查閱文獻時，碰巧都發現了孟德爾在1865年發表的論文，原來有位不被世人所知的神父早在30多年前就得出了與他們一樣的結果。

終其一生，孟德爾都沒有獲得過任何榮譽，但他被世界公認為現代遺傳學的創始人。他揭示的兩大遺傳學定律被稱為孟德爾定律。今天，我們利用遺傳學來預防和治療疾病，改良作物基因，破解犯罪難題，了解更多關于大自然的奧秘。

任何一項科學研究成果的取得，不僅需要堅忍的意志和持之以恒的探索精神，還需要嚴謹求實的科學態度和正確的研究方法。