民國生物教科書中「基因」概念的演變

2020-11-25 光明數字報

    編研一體,學術立社,此則人民教育出版社作為具有出版資質的國家級課程教材研究單位堅守60多年之信念。2010年12月,人教社申請的國家社科基金重大項目——「中國百年教科書整理與研究」終獲批准(課題批號:10&ZD095),數百名編輯人員與國內相關高校、科研院所的學者共預其事。廓清百年教科書發展之軌跡,探尋近代以來吾國中小學課程、教材演變之規律,功在當下,利澤久遠。

    今天,「基因」是中學生物教科書中的核心名詞,也是大眾媒體上的科技熱詞,甚至已經有進入日常用語的趨勢。回望歷史,「基因」一詞誕生才過百年。80多年前,它才初次進入到民國時期的高中生物課本中。

    「Gene」從抽象到具體

    民國時期,西方的遺傳學研究取得了革命性進展。遺傳學之父孟德爾(G. Mendel)在1865年所揭示的兩個遺傳學的基本定律——分離定律和自由組合定律被重新提出並得到了廣泛認可。孟德爾認為遺傳的單位是遺傳因子,生物的性狀是由遺傳因子控制的。孟德爾所說的遺傳因子就是現代遺傳學中「基因」的雛形。1909年,約翰森(W.L. Johannsen)把從達爾文泛生論Pangenesis衍生出的Pangene一詞縮短而成Gene,並用他來代表孟德爾「顆粒式遺傳」觀點中的遺傳單位,基因的英文名稱由此誕生。但是,此時的「Gene」仍然是一個僅靠邏輯推理設想的抽象概念。直到美國的生物學家摩爾根(Morgan)及其研究團隊通過果蠅雜交實驗發現了連鎖互換規律和伴性遺傳現象,才有了更為具體的基因概念的闡述。1928年,摩爾根在他的巨著《基因論》中借用了約翰森提出的「Gene」這一術語,並將其具體化為成串排列在染色體上的遺傳物質單位。這一新的概念就從基因存在的場所和排列方式的角度充分證明了基因的物質屬性,基因的概念從此不再抽象。西方遺傳學家對基因認識的不斷深入,就為「基因」進入我國高中生物教科書奠定了重要基礎。

    20世紀20年代,中國教育界的改革如火如荼。1929年公布的《高級中學普通科生物學暫行課程標準》明確了高中生物課要注重揭示生命現象的本質,教材提綱開始要求高中生物學教材介紹遺傳學的知識內容,這就為「基因」進入高中生物教科書創造了必要條件。

    從「Gene」、「因基」到基因

    1922—1928年期間,雖然當時的課程標準中並未規定要講授遺傳學知識,但這一時期湧現了一些生物學知識豐富,具有前瞻性的教材編寫者,他們已開始將一些遺傳學知識編進高中生物教材。例如,早在1925年,由王守成主編的《新學制高級中學教科書公民生物學 下卷》中,就用 「門氏之發明遺傳律、堪與達爾文之發明進化原理爭光」 來高度評價了孟德爾發現的遺傳定律並將其分為三級,包括支配律、分離律和單位性質律。其中編者對「單位性質律」是這樣闡述的:「無論何種生物由許多之單位性質而成。此種性質完全系獨立。故遇他性質後。雖有優越潛伏之分。仍不失其獨立之固有性。能行分離而遺傳於子孫。」這裡所描述的單位性質,就是我國早期高中生物教科書中基因概念的雛形。

    1929年國民政府頒布了《高級中學普通科生物學暫行課程標準》,其目標部分開始要求學生了解遺傳學、優生學、天演說之要旨,其教材大綱部分也相應地明確規定了高中生物學教材中遺傳學章節應包括孟德爾前之遺傳觀念、孟氏定律、因基說、兩性染質體、兩性之改變和動植物之育種共6個部分。該高中生物課程標準的頒布帶來了高中生物學教材編寫出版的繁榮,此後的10年,正是民國時期高中生物學教材編寫出版最為繁榮的10年。商務印刷館、世界書局、上海中華書局等許多民間出版機構紛紛編寫出版了多種高中生物教材。

    對比這些教材中基因(Gene)的概念,我們可以發現,有一半的課本中都提到了「Gene」一詞,其中較早定義 「Gene」一詞的是在由中華科學教育改進社出版,吳瑞庭編著的《高中教本最新生物學》中,編者將遺傳質的單位稱為遺傳因子(Genes)。在當時,影響力最大的教材莫過於由商務印書館出版,陳楨編著的《復興高級中學教科書生物學》,書中將「因子」的物質基本稱為因基(Gene)。究竟Gene是遺傳質的單位——遺傳因子,還是遺傳因子的物質基本——因基呢?這一時期教材的編寫者們似乎並沒有找到統一的答案。那麼,又是什麼原因造成了高中生物教科書中這兩種Gene概念共存的局面?通過分析這一時期的教科書編審制度和國內生命科學領域的研究進展,我們可以發現,一方面是受編審制度的影響,民間的各大印書館、書局等都出版了多種高中生物教材。教材的多樣化必然會帶來其知識內容的多元化,不同的教材編寫者在借鑑西方的研究成果時也難免會有不同的理解。另一方面,民國時期我國生命科學領域的研究和探索還處於起步階段,很多生物學的核心概念缺乏統一的科學定義,國內急需一批具有權威性和影響力的研究機構以及專家學者將生物學名詞術語規範化和標準化。此外,這一時期的科學研究也只是體現了基因是具有遺傳功能的物質,而對於基因內部精細的分子結構科學家們並不了解,因此只有等科學研究進行到解析出基因分子結構的階段,生物教材的編者們才能更加準確地理解和定義基因的結構與功能概念。

    雖然這一時期高中生物教材的編者們對基因概念的理解和表述各不相同,但是他們編寫這一部分知識內容的思路是基本一致的。首先通過介紹孟德爾遺傳定律,讓學生對「遺傳因子」的概念有一個基本的認識;然後講述摩爾根發現的連鎖(Linkage)與互換(Crossing over)以及伴性遺傳(Sex-linked inheritance)現象,讓學生了解「遺傳因子」或「因基」不是抽象的決定生物性狀的符號,而是具有遺傳功能的物質,線性排列在染色體上。章節最後還闡述了學習「Gene」概念及其相關遺傳學原理對育種和優生的重要意義。可見,這一時期高中生物教科書的編寫是採用循序漸進的方式來對基因(Gene)的概念進行不斷補充和完善,也讓學生在學習課本知識的過程中領悟到科學家們不斷探索、勇於創新的科學精神。

    1932年、1936年以及1941年政府部門又相繼頒布了新的高中生物課程標準,但這些課程標準都是在1929年課標的基礎上加以修訂的。因此,從1940年到新中國成立前這一時期,高中生物教材知識內容的變化不大,新編教材的數量也大幅減少,各學校使用的高中生物教材主要是以前生物教材的修訂再版。加之1937年抗日戰爭全面爆發,國難當頭,時局動亂,教科書的出版及供應都陷入了困境。從我們收集到的4本這一時期的新編高中生物教材來看,書中都無一例外地提到了「Gene」。由此看來,當時教材編寫者們對Gene概念已經是普遍接受和認可了。

    1948年,政府頒布了《修訂高級中學生物課程標準》,其中規定 「生物之遺傳」這一章第一部分應包括介紹「遺傳的物質基礎——染色體及基因」的知識內容,第二部分則要求介紹「基因的突變」。在此,課標首次將「因基」改稱為「基因」,這可能得益於這一時期一些海外留學歸國的生物學家在介紹現代的遺傳學研究成果時,把「Gene」一詞翻譯為「基因」,因為「基因」不僅是「Gene」的音譯,而且其表達的含義也比「因基」更為貼切,即基因就是決定一個生物所有生命現象的基本因子。雖然,在新中國成立初期,受全面學習蘇聯模式的影響,高中生物教科書中開始講授「米丘林遺傳學」,並錯誤地批判了「孟德爾——摩爾根遺傳學說」,使得基因的概念從生物學課本中刪除。但是1963年頒發的《全日制中學生物教學大綱(草案)》中又開始規定高中生物課本應同時講授 「孟德爾——摩爾根學派對遺傳和變異的研究」和「米丘林學派對遺傳和變異的研究」,至此,孟德爾——摩爾根遺傳學派多年來蒙受的不白之冤被洗刷,其相關的遺傳學知識又重新進入了高中生物學課本。1978年由人民教育出版社編寫出版的第六套全國通用生物教材第一次跨入了分子水平,並且開始從分子生物學的角度闡述基因的概念,中學生物教材中這一重要的名詞——「基因」就一直被沿用至今,而它也成為當代中學生物教材從分子水平講述遺傳和變異內容時不可或缺的一部分。

    民國時期引入基因概念的意義

    民國時期是中國文化教育制度改革的關鍵時期,也是生命科學發展到逐漸影響社會進步和經濟建設的重要時期。雖然這一時期高中生物教材中的基因概念還是一個略為抽象模糊的物質概念,還需要隨著遺傳學研究的發展來慢慢完善,但是當時的教材編寫者們將基因的概念引入高中生物學課本無疑是具有前瞻性的,此後的教材編寫者們正是在此基礎上不斷豐富和完善了基因相關的知識內容。

    民國時期的高中生物學教科書打開了國人認識基因的窗口。通過這個窗口,我們開始探索生命的本質,揭示遺傳的奧秘,在此後的近100年間,從參與破譯人類基因組全部的遺傳信息到獨立完成水稻、熊貓等基因組的測序,從人類遺傳性疾病的基因診斷到致癌基因的研究,從部分基因改良作物的種植到DNA指紋術的廣泛應用,我們一直緊跟著基因研究發展的步伐。

    基因的世界神妙奇特,絢麗多彩,它不僅攜帶著生命遺傳的密碼,人體健康的信息,更是決定人類壽命的內在因素。人類深入了解基因的奧秘,就可能從基因層面來治療疾病、延長壽命。未來,「基因」勢必會進一步走進我們的生活,基因工程技術的應用也會日益廣泛。新時期生物教材的編寫者應該像民國時代的教材編者那樣,緊密追蹤生物學包括基因科學的最新發展動態,及時地將新發現、新觀念、新理論編入教科書中,這樣才能更好地引導學生探索神奇的基因世界,才能發揮好教材傳播知識、傳承文明、引導創新的重任。

 

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