陳月強

【摘要】孟德爾以前的科學家，進行了無數次的動植物雜交實驗，終究不能揭示出遺傳變異的規(guī)律。孟德爾吸取了前人的經驗教訓，對前人的研究方法進行了一系列的改進，特別是他創(chuàng)造性地把數學引入了遺傳學的研究領域，最終導致了近代遺傳學的誕生。

【關鍵詞】數學 遺傳學 孟德爾 雜交實驗

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）23-0153-01

早期的遺傳思想可以追溯到什么時候，已經是無史可考。但人們在向牲畜和種植過渡時，就已經有意或無意地注意到了性狀可以世代相傳的問題。但遺傳變異規(guī)律的揭示，則是經歷了漫長的歲月。一代代的科學家經過苦苦的探索，無數次的失敗，最后才由奧國學者孟德爾在總結前人經驗教訓的基礎上，創(chuàng)造性地把數學原理引入遺傳研究，從而揭開了這塊神秘的面紗。在遺傳理論的建立過程中，數學起到了關鍵性的作用，有力地佐證了伽利略“自然之書是用數學語言寫成的”著名論斷。

1.試圖揭示遺傳變異規(guī)律的先驅

在孟德爾以前，科學界已經廣泛開展了植物雜交實驗，積累了豐富的材料。其中，德國植物學家科爾羅伊德首次創(chuàng)立了科學的雜交方法。他用相對性狀不同的兩種類型植株雜交時，發(fā)現雜種一代只有一種類型，而雜種二代可出現不同類型。對于這些有價值的結果，科爾羅伊德茫然不解。

杰出的法國植物學家諾丹“先后進行了一萬多次試驗，涉及700個種和80余個屬”，同樣得出了科爾羅伊德的實驗結果，且雜種二代兩種類型的個體數目之比為3：1。諾丹進一步意識到在雜交后代中，生物相對性狀的出現如此具有規(guī)律性，完全是由概率原理支配的，但他像其他科學家一樣，仍然不能揭示出隱藏在這些表面現象背后的實質，仍然不能揭示出遺傳變異的規(guī)律。

2.數學原理的應用導致遺傳學的誕生

孟德爾，他具有生物學、數學、物理學、化學等諸方面的廣博知識，更善于總結前人的經驗教訓，在很大程度上改變了前人的研究方法，并且第一個把數學引入了遺傳學的研究領域，把實驗結果建立在可以計量的基礎上，提出自己的假說，并加以反復驗證。

孟德爾對以下七對相對性狀進行了雜交實驗，并對實驗結果進行了數理統(tǒng)計分析：

上圖是孟德爾豌豆雜交子二代的結果。他發(fā)現，具有一對相對性狀的兩個純種親本雜交產生的子一代（簡稱F1）均表現某一親本的性狀，讓子一代自花授粉，結果在雜交子二代（簡稱F2）中，不僅有一個相對性狀，而是出現了各自的祖父祖母的一對相對性狀，即既有紅花，又有白花，紅白之比為3：1。這種雜交后代個體間，一部分表現出一個親本的性狀，其余表現出另一個親本的性狀的現象，叫作分離。同時，雜種一代表現出來的性狀叫顯性性狀，例如紅花，不表現出來的性狀叫隱性性狀。

為了檢驗假說的正確性，孟德爾做了自交和測交實驗（實驗過程略），無可辯駁地證實了假說的真理性，從而將假說上升為理論，這就是我們熟知的遺傳學第一定律和第二定律：“在雜種體內，成對的基因雖共同存在于一個細胞內，但彼此互不混合，在配子形成的過程中，彼此分離，各進入一個配子中?！薄霸谶z傳過程中不同對的基因在形成配子時可以自由組合?！?/p>

誠如偉大的科學家羅蒙諾索夫所說：“數學是科學的眼睛”，遺傳學的研究只有裝上數學這付明亮的“眼睛”，才能透過現象看清其實質。“他山之石，可以攻玉”，可以說，遺傳學的研究，如果不借助于數學原理，則任何雜交實驗都是徒勞的，一切努力都不能使研究者擺脫困境，至今仍有可能還在黑暗中徘徊，更談不上遺傳學這門科學的出現。

參考文獻：

[1]談家楨著.生命的密碼.第1版.湖南：湖南少年兒童出版社，2010：113.

[2]周德編著.破譯人類基因之謎.第1版.西安：西安出版社，2000：5.