孟德爾時代沒有統計學。統計學是幾十年以後發明的。孟德爾只需分析數量關係,無需檢驗統計顯著性。那時不知道應該做多少次實驗、收集多少數據後才應該停止實驗。可能是孟德爾收集到覺得差不多的就時候停止,所以數據會接近預計。孟德爾也在論文中明確說過,有一次實驗漂移較遠,他重複了實驗後,數據更接近預計。
孟德爾,1822年7月20日出生於奧地利帝國西裡西亞海因策道夫村,在布隆(Brunn)(現在是捷克的布爾諾 )的修道院擔任神父,是遺傳學的奠基人,被譽為現代遺傳學之父。他通過豌豆實驗,發現了遺傳學三大基本規律中的兩個,分別為分離規律及自由組合規律。1822年7月20日,孟德爾出生在奧地利西裡西亞(現屬捷克)海因策道夫村的一個貧寒的農民家庭裡,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薰陶,對植物的生長和開花非常感興趣。 1840年他考入奧爾米茨大學哲學院,主攻古典哲學,但他還學習了數學。學校需要教師,當地的教會看到孟德爾勤奮好學,就派他到首都維也納大學去念書。
1843年大學畢業以後,年方21歲的孟德爾進了布隆城奧古斯汀修道院,並在當地教會辦的一所中學教書,教的是自然科學。他由於能專心備課,認真教課,所以很受學生的歡迎。後來,他又到維也納大學深造,受到相當系統和嚴格的科學教育和訓練,也受到傑出科學家們的影響,如都卜勒,孟德爾為他當物理學演示助手;又如依汀豪生,他是一位數學家和物理學家;還有恩格爾,他是細胞理論發展中的一位重要人物,但是由於否定植物物種的穩定性而受到教士們的攻擊。這些為他後來的科學實踐打下了堅實的基礎。孟德爾經過長期思索認識到,理解那些使遺傳性狀代代恆定的機制更為重要。 8個寒暑的辛勤勞作,孟德爾發現了生物遺傳的基本規律,並得到了相應的數學關係式。人們分別稱他的發現為「孟德爾第一定律」(即孟德爾遺傳分離規律)和「孟德爾第二定律」(即基因自由組合規律),它們揭示了生物遺傳奧秘的基本規律。
孟德爾的成就,一百多年來催生了多個現代科學學科。首先是直接導致遺傳學誕生,而對於同時期誕生的進化論,孟德爾可能隱約知道自己工作的意義,雖然遺傳學和進化論結合於1930年代。二十世紀遺傳學與生物化學結合,並與微生物、生物物理學交叉,在1950年代又催生了分子生物學。1970年代誕生的重組DNA技術,全面改觀了生命科學:分子生物學深入到從醫學到農業各個領域,帶來多個學科的變革,人類遺傳學、基因組學、生物信息學是其直接傳承。孟德爾開始進行豌豆實驗時,達爾文進化論剛剛問世。他仔細研讀了達爾文的著作,從中吸收豐富的營養。保存至今的孟德爾遺物之中,就有好幾本達爾文的著作,上面還留著孟德爾的手批,足見他對達爾文及其著作的關注。 起初,孟德爾豌豆實驗並不是有意為探索遺傳規律而進行的。他的初衷是希望獲得優良品種,只是在試驗的過程中,逐步把重點轉向了探索遺傳規律。除了豌豆以外,孟德爾還對其他植物作了大量的類似研究,其中包括玉米、紫羅蘭和紫茉莉等,以期證明他發現的遺傳規律對大多數植物都是適用的。 第二次,孟德爾著重根據實驗數據進行了深入的理論證明。可是,偉大的孟德爾思維和實驗太超前了。儘管與會者絕大多數是布魯恩自然科學協會的會員,其中既有化學家、地質學家和生物學家,也有生物學專業的植物學家、藻類學家。然而,聽眾對連篇累牘的數字和繁複枯燥的論證毫無興趣。他們實在跟不上孟德爾的思維。孟德爾用心血澆灌的豌豆所告訴他的秘密,時人不能與之共識,一直被埋沒了35年之久!
豌豆的雜交實驗從1856年至1864年共進行了8年。孟德爾將其研究的結果整理成論文《植物雜交試驗》發表,但未能引起當時學術界的重視!其原因有三個。 第一,在孟德爾論文發表前7年(1859年),達爾文的名著《物種起源》出版了。這部著作引起了科學界的興趣,幾乎全部的生物學家轉向生物進化的討論。這一點也許對孟德爾論文的命運起了決定性的作用。 第二,當時的科學界缺乏理解孟德爾定律的思想基礎。首先那個時代的科學思想還沒有包含孟德爾論文所提出的命題:遺傳的不是一個個體的全貌,而是一個個性狀。其次,孟德爾論文的表達方式是全新的,他把生物學和統計學、數學結合了起來,使得同時代的博物學家很難理解論文的真正含義。 第三,有的權威出於偏見或不理解,把孟德爾的研究視為一般的雜交實驗,和別人做的沒有多大差別。 孟德爾晚年曾經充滿信心地對他的好友,布魯恩高等技術學院大地測量學教授尼耶塞爾說:「看吧,我的時代來到了。」這句話成為偉大的預言。直到孟德爾逝世16年後,豌豆實驗論文正式出版後34年,他從事豌豆試驗後43年,預言才變成現實。 通過摩爾根、艾弗裡、赫爾希和沃森等數代科學家的研究,已經使生物遺傳機制——這個使孟德爾魂牽夢繞的問題建立在遺傳物質DNA的基礎之上。
除了進行植物雜交實驗之外,孟德爾還從事過植物嫁接和養蜂等方面的研究。此外,他還進行了長期的氣象觀測,他生前是維也納動植物學會會員,並且是布呂恩自然科學研究協會和奧地利氣象學會的創始人之一。 孟德爾揭示遺傳基本規律的過程表明,任何一項科學研究成果的取得,不僅需要堅韌的意志和持之以恆的探索精神,還需要嚴謹求實的科學態度和正確的研究方法。
為何孟德爾會受到懷疑?因為他的工作實在太過出色。那篇以詳實周密的數據和簡潔優雅的解釋著稱的《植物雜交實驗》,被公認為超出時代的精彩之作,甚至比40年後再發現時期科學家所做的實驗更精確。放在今天來看,達爾文的《物種起源》充滿了動人例子,而沒有精確的機制,可能都談不上學術專著。但孟德爾的論文依舊堪稱學術寫作的標杆。