“他山之石，可以攻玉”

陈月强

【摘要】孟德尔以前的科学家，进行了无数次的动植物杂交实验，终究不能揭示出遗传变异的规律。孟德尔吸取了前人的经验教训，对前人的研究方法进行了一系列的改进，特别是他创造性地把数学引入了遗传学的研究领域，最终导致了近代遗传学的诞生。

【关键词】数学 遗传学 孟德尔 杂交实验

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章編号】2095-3089（2017）23-0153-01

早期的遗传思想可以追溯到什么时候，已经是无史可考。但人们在向牲畜和种植过渡时，就已经有意或无意地注意到了性状可以世代相传的问题。但遗传变异规律的揭示，则是经历了漫长的岁月。一代代的科学家经过苦苦的探索，无数次的失败，最后才由奥国学者孟德尔在总结前人经验教训的基础上，创造性地把数学原理引入遗传研究，从而揭开了这块神秘的面纱。在遗传理论的建立过程中，数学起到了关键性的作用，有力地佐证了伽利略“自然之书是用数学语言写成的”著名论断。

1.试图揭示遗传变异规律的先驱

在孟德尔以前，科学界已经广泛开展了植物杂交实验，积累了丰富的材料。其中，德国植物学家科尔罗伊德首次创立了科学的杂交方法。他用相对性状不同的两种类型植株杂交时，发现杂种一代只有一种类型，而杂种二代可出现不同类型。对于这些有价值的结果，科尔罗伊德茫然不解。

杰出的法国植物学家诺丹“先后进行了一万多次试验，涉及700个种和80余个属”，同样得出了科尔罗伊德的实验结果，且杂种二代两种类型的个体数目之比为3：1。诺丹进一步意识到在杂交后代中，生物相对性状的出现如此具有规律性，完全是由概率原理支配的，但他像其他科学家一样，仍然不能揭示出隐藏在这些表面现象背后的实质，仍然不能揭示出遗传变异的规律。

2.数学原理的应用导致遗传学的诞生

孟德尔，他具有生物学、数学、物理学、化学等诸方面的广博知识，更善于总结前人的经验教训，在很大程度上改变了前人的研究方法，并且第一个把数学引入了遗传学的研究领域，把实验结果建立在可以计量的基础上，提出自己的假说，并加以反复验证。

孟德尔对以下七对相对性状进行了杂交实验，并对实验结果进行了数理统计分析：

上图是孟德尔豌豆杂交子二代的结果。他发现，具有一对相对性状的两个纯种亲本杂交产生的子一代（简称F1）均表现某一亲本的性状，让子一代自花授粉，结果在杂交子二代（简称F2）中，不仅有一个相对性状，而是出现了各自的祖父祖母的一对相对性状，即既有红花，又有白花，红白之比为3：1。这种杂交后代个体间，一部分表现出一个亲本的性状，其余表现出另一个亲本的性状的现象，叫作分离。同时，杂种一代表现出来的性状叫显性性状，例如红花，不表现出来的性状叫隐性性状。

为了检验假说的正确性，孟德尔做了自交和测交实验（实验过程略），无可辩驳地证实了假说的真理性，从而将假说上升为理论，这就是我们熟知的遗传学第一定律和第二定律：“在杂种体内，成对的基因虽共同存在于一个细胞内，但彼此互不混合，在配子形成的过程中，彼此分离，各进入一个配子中。”“在遗传过程中不同对的基因在形成配子时可以自由组合。”

诚如伟大的科学家罗蒙诺索夫所说：“数学是科学的眼睛”，遗传学的研究只有装上数学这付明亮的“眼睛”，才能透过现象看清其实质。“他山之石，可以攻玉”，可以说，遗传学的研究，如果不借助于数学原理，则任何杂交实验都是徒劳的，一切努力都不能使研究者摆脱困境，至今仍有可能还在黑暗中徘徊，更谈不上遗传学这门科学的出现。

参考文献：

[1]谈家桢著.生命的密码.第1版.湖南：湖南少年儿童出版社，2010：113.

[2]周德编著.破译人类基因之谜.第1版.西安：西安出版社，2000：5.