遺傳學領域的先驅:孟德爾

2021-01-10 明賢說史

孟德爾是一位奧地利神父,他在花園裡通過實驗發現了遺傳的基本原理。孟德爾的觀察成為現代遺傳學和遺傳研究的基礎,他被廣泛認為是遺傳學領域的先驅。

誰是孟德爾?

孟德爾

孟德爾,被稱為「現代遺傳學之父」,於1822年出生於奧地利。孟德爾是一個神父,他在修道院的花園裡通過實驗發現了遺傳的基本原理。他的實驗表明,豌豆植株某些性狀的遺傳遵循特定的模式,隨後成為現代遺傳學的基礎,並導致遺傳研究。

早期生命

孟德爾

孟德爾於1822年7月22日出生在他的家族農場上的安東和羅西·孟德爾,當時他住在奧地利的海因策多夫。他在農村度過了他的青年時代,直到11歲,當時一位當地的校長對他的學習才能印象深刻,他建議把他送到特羅波的中學繼續他的學業。這對他的家庭來說是個經濟上的負擔,也是孟德爾的一個艱難的經歷,但他在學習上很出色,1840年,他以優異的成績從學校畢業。

畢業後,孟德爾在大學哲學研究所參加了一個為期兩年的項目。在那裡,他再次在學業上出類拔萃,特別是在物理和數學方面,並在業餘時間輔導以使收支相抵。儘管遭受嚴重的抑鬱症的折磨,他不止一次地暫時放棄了學業,孟德爾還是在1843年從該項目畢業。

同年,孟德爾違背父親的意願,開始學習成為一名神父,他在布爾諾的聖託馬斯修道院加入了奧古斯丁教團,並被命名為格雷戈爾。當時,該寺是該地區的一個文化中心,孟德爾立即接觸到其成員的研究和教學,並獲得了進入該寺廣泛的圖書館和實驗設施的機會。

1849年,孟德爾在布爾諾社區的工作使他筋疲力盡,病倒了,他被派到茲奈姆擔任一個臨時教職。然而,他在次年的教學證書考試中失敗,1851年,他被送到維也納大學,費用由修道院支付,繼續他的科學學習。在那裡,孟德爾在基督教都卜勒的指導下學習數學和物理學,根據他的命名,波頻率的都卜勒效應,他在弗蘭茲·昂格爾手下學習植物學,他在研究中開始使用顯微鏡,他是達爾文之前進化論的支持者。

1853年, 孟德爾在維也納大學完成學業後, 回到布爾諾的修道院, 在一所中學獲得教學職位, 一在就是十多年。正是在這段時間裡, 他開始了他最出名的實驗。

實驗和理論大約在1854年, 孟德爾開始研究植物雜交種的遺傳性狀的傳播。在孟德爾的研究時, 一個普遍接受的事實是, 任何物種後代的遺傳特徵僅僅是存在的任何特徵的稀釋混合。人們還普遍認為, 幾代人以來, 混合動力將恢復其最初的形式, 其含義表明混合動力不能創造新的形式。然而, 這些研究的結果往往因進行實驗的時間相對較短而扭曲, 而孟德爾的研究持續了長達八年, 涉及數萬個別植物。

孟德爾選擇使用豌豆進行實驗, 因為它們有許多不同的品種, 而且後代可以快速而容易地生產。他對具有明顯相反特徵的豌豆進行了雜交,高而短, 光滑, 有皺紋, 那些含有綠色種子的植物含有黃色種子等,在分析了他的研究結果後, 他達到了兩個最重要的種子結論:《隔離法》, 該法確定存在從父母隨機傳給後代的顯性和隱性特徵 (並提供了混合繼承的替代方法, 當時的顯性理論) 和《獨立法》分類, 它確定了特徵是獨立於其他特徵從父母傳給後代的。他還提出, 這種遺傳遵循基本的統計規律。雖然孟德爾的實驗是用豌豆植物進行的, 但他提出的理論是, 所有生物都有這樣的特徵。

1865年,孟德爾就他的發現向布爾諾的自然科學會作了兩次演講,後者在下一年的期刊上發表了他的研究成果,標題是「植物雜交種的實驗」。然而,孟德爾在促進他的工作方面做得很少,而且從那個時期以來對他的工作的少數提及表明,其中的許多內容被誤解了。人們普遍認為,孟德爾只展示了當時已經廣為人知的東西,混血最終會恢復到原來的樣子。變異的重要性及其演變的影響在很大程度上被忽略了。此外,孟德爾的發現並不被認為是普遍適用的,即使孟德爾本人也是如此,他推測孟德爾的發現只適用於某些物種或某些類型的性狀。當然,他的系統最終證明是普遍適用的,是生物學的基本原則之一。

晚年生活和遺產

孟德爾

1868年,孟德爾被選為他在過去14年任教的那所學校的院長,他由此產生的行政職責和逐漸衰退的視力使他無法繼續從事任何廣泛的科學工作。在這段時間裡,他很少出遊,而且由於他公開反對1874年的稅法,增加修道院的稅收以支付教會的開支,他與同時代的人更加隔絕。

孟德爾於1884年1月6日去世,享年61歲。他被安葬在寺院的墓地裡,他的葬禮也很受歡迎。然而,他的工作在很大程度上仍然不為人所知。

直到幾十年後,孟德爾的研究報告了幾個著名的遺傳學家、植物學家和生物學家對遺傳的研究,才更加充分地認識到它的重要性,他的研究開始被稱為孟德爾定律。雨果·德·弗裡斯、卡爾·科倫斯和埃裡希·馮·謝爾馬克塞森格分別在1900年重複了孟德爾的實驗和結果,據稱是在這件事發生後才發現,孟德爾在1866年就公布了這些數據和一般理論。關於三個植物學家不知道孟德爾以前的研究結果的有效性的問題出現了,但是他們很快就優先考慮孟德爾的功勞。然而,即使在那時,他的工作也常常被達爾文主義者邊緣化,他們聲稱他的發現與進化論無關。隨著遺傳學理論的不斷發展,孟德爾的工作開始時好時壞,但他的研究和理論被認為是理解這一領域的基礎,因此他被認為是「現代遺傳學之父」。

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