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《基因传》中的达尔文和孟德尔 一个偶然的原因，我在最近阅读了《基因传》。本书的作者是悉达多,穆克吉，他是一名印度裔美国医生,肿瘤专家,知名科普作家，美国斯坦福大学和哈佛大家溥士。本书出版于2016年，被《华盛顿邮报》和《西雅图时报》评为年度好书。《基因传》讲述了基因概念的起源,发展与未来，这是一部令人震耳发聩之书，读后感受颇多，受益匪浅。 任何伟大的科学成果，都是经由几代科学家不懈努力，传承与发展的结果。对于物种起源与变化，遗传规律发现的过程也是如此。这相关联的两大科学发现，达尔文和孟德尔是作出伟大贡献的两位科学家。 达尔文何许人也？达尔文出身显赫，他的父亲和祖父都是著名的医生。达尔文曾在爱丁堡大学医学院求学，随后到剑桥大学基督学院学习神学。然而达尔文的兴趣並不局限于神学，达尔文整天忙于收集昆虫，研究植物学,地质学,几何学,以及物理学。在学生时代，达尔文广泛地阅读，有两本书对他的想象力产生重大影响。一本叫《自然神学》，一本叫《试论自然哲学研究》。在这段时间，达尔文广泛学习，集思广益，使他具有了多学科的综合知识，广博知识成了他今后伟大发现的基础。没有这知识基础，就没有他的伟大发现。这值得我们深思和借鉴。目前，在我国的基础教育方面，不少学生(包括家长,社会)急功近利，太早文理分科，知识面狭窄。这种状况对于个人的成长，对于国家科学的进步十分不利。试想一下，达尔文如果不具有这一品质，他永远是一名默默无闻的牧师，哪来伟大的发现？ 1831年冬季，达尔文是一名22岁的年青牧师。他刚从剑桥大学毕业，受导师的推荐，他的任务是作为一名帮助釆集标本的“绅士科学家”，参加了“小猎犬号”号海军舰艇作环球探险旅行。这舰艇並不大，要经惊涛骇浪考验，历时五年，充满挑战性和危险性。达尔文作为一个富家子弟，愿意冒这一危险。试问我们当下的大学毕业生和他们的家长愿意吗？一个人要成才，应淡薄名利，愿在艰苦的环境中接受考验，达尔文就是这样的人。所谓“庭院岂生千里马，花盆难养万年松”。 达尔文在五年的探险旅程中大量地采集标本，“小猎犬号”沿南美洲东部海岸行驶，在靠岸期间忙着穿梭于海湾,雨林与峭壁之间，把采集到的骨胳,植物,毛皮,岩石以及贝壳等许多标本搬到船上，被船长抱怨这是“垃圾堆”。这里不仅采集到各种活体标本，还有大量来自远古的化石。在厄瓜多尔西部的加拉帕戈斯群島，达尔文途经18座岛屿，奋战五周采集大量标本，其中包括雀类,嘲鸫,乌鸫,蜡嘴雀,鹪鹩,信天翁,鬣蜥的尸体以及部分海上和陆生植物。在沿途他还采集了其他标本。当达尔文结束了5年海上生涯回到英格兰时，他将那些带回的大量化石标本拆包，然后进行整理,分类並妥善保存。他所带回的标本之巨，足可以建一座博物馆。大量的标本是达尔文进行科学研究的材料，没有这大量的材料就无法进行科学的分类，从而找到其科学规律。这是达尔文成功的另一重要因素。 达尔文的天才之处表现在能够洞察标本背后的规律，他并不拘泥于死板的生物分类法，而是把注意力放眼于浩瀚的生物界。在这一过程他还善于借用他人的研究成果。1836年，科学家欧文与赖尔研究化石期间注意到标本有某种潜在规律，古代的生物仍存在于当代，但其形态已发生了改变。例如小型犰狳仍生活于已灭绝巨型犰狳的山谷，小型树獭仍生活于古代巨型树獭栖息地。1837年科学家古尔德告诉达尔文，那些来自于南美洲的鹪鹩,莺,乌鸫以及蜡嘴雀之间没有什么不同。细颈莺鹪鹩与脖子粗嘴巴尖尖的烏鸫在解剖学上有亲缘关系，它们来自于同一物种的变异体。达尔文整合了他们的发现，产生了与过去生物学家不敢涉足的颠覆性的看法：全部的雀类均源自于原始的共同祖先。产生了自然选择学说的原始思想。 1838年，达尔文阅读马尔萨斯《人口论》，他从文章中找到了他梦寐以求的答案。马尔萨斯认为，人口增长与有限的资源之间的矛盾无法调和。自然界将无法满足人类日益增长的需求，各种流行病和瘟疫肆意泛滥，数以万计的生命会因此终结。那些逃过“自然选择”劫难的人得以生存，並面临下一次残酷的循环。达尔文由此联想到加拉帕戈斯島上鳥群，当饥荒蔓延至整个雀类世界时，蜡嘴雀变异体却以食用硬粒种子存活下来，並经过不断繁殖形成数量庞大的新型雀类物种，並且数量日益增多。新型雀类占据了主导地位，种群结构发生改变。现在蜡嘴雀成为主流，而原来的雀类则逐渐灭绝。自然界的进化过程在这种艰难险阻中缓慢前行。 达尔文对自已发现的自然选择理论持严谨的科学态度，不轻易提出。 在1839年冬季，达尔文已经完成了理论框架的概述。在接下来的几年，他对自已提出的观点字斟句酌。在1844年达尔文将论文中的关键部分精炼成一篇255页厚的文章，然后寄给他的朋友供私人阅读。在往后的十年中，达尔文把精力转向其他科研方面，在这期间他又受到痛失爱女的打击。到了1855年，有一个名叫华萊士的青年，他通过在马来群岛采集标本，並得出了与达尔文极为相似的理论。巧合的是华莱士也受马尔萨斯人口论的启示。1858年6月，华莱士将自已概括的自然选择理论初稿寄给了达尔文。达尔文在好友赖尔的建议下将两篇论文同时提交林奈学会会议，让两文同时分享此项发现带来的荣誉。1858年7月1日，达尔文与华莱士的论文在伦敦被广泛传阅和公开讨论。但是不知何种原因，人们对于他们二人的研究均不感兴趣。在1859年，达尔文把他的自然选择理论整理为《物种起源》一书，由出版商约翰.默里于11月24日在伦敦出版发行。初印1250本，出乎意料地，这书在上架第一天即告罄。达尔文的自然选择理论像一声春雷，震撼了整个世界。 对《物种起源》一书的各种令人鼓舞的评论铺天盖地而来。达尔文的理论勇敢地与神创论决裂。神创论认为世界所有生物是神创造的，是一成不变的。达尔文的自然选择理论还打破了长期被人们认可的拉马克《用进废退》学说，具有划时代的意义。有位评论家认为，“对于社会公众而言，他是长久以来最重要的贡献。” 达尔文的自然选择理论包括四大要点：大量繁殖，生存斗争，遗传变异，适者生存。但是对于遗传变异的生物体内在原因没有办法作出科学的解释。这一问题困惑了达尔文，也困惑了当年的科学界。让人想不到打破这一困惑的人是一个不被认可的小人物——孟德尔。 孟德尔于1822年出生于奥地利西里西亚一个贫寒的农家。1840年考人入奧尔米茨大学，主攻古典哲学，还学了数学。1843年因家贫辍学。为了争取继续上学的机会，他的物理老师推荐他到布隆城的奥古斯汀修道院当院士(神父)。这产生两个重要的结果，也是他成为伟大科学家的两个重要因素。由此他得到了教会派遣他到维尔纳大学深造的机会。在大学他受到严格的科学训练，特别受生物学家恩格尔细胞理论的影响，否定植物物种的稳定性（可变异）。孟德尔产生了揭示遗传性状代代恒定的机制。孟德尔作为神父，他终生未婚，把全部的精力投身于科学实验，终于成功地发现了两个遗传规律，成为遗传科学的奠基人。他舍弃自我，却为全人类作出伟大的贡献。 孟德尔有别于达尔文的成功特点之一，是他选择了通过实验手段来研究遗传学，並获得成功。现在，通过科学实验寻找.发现科学规律已成了科学工作者的普遍方式。现在我国高中生物学教材，在遗传学一章就釆用了孟德尔的豌豆实验。 孟德尔的成功有多方面的因素，其中有一偶然的因素。他因病草草地第二次参加教师资格考试不过关。假如他考试通过，他将成为一名教师，离开修道院。能否发现遗传规律，那就是一个未知数了。 与达尔文相比，孟德尔是奥地利人，出身贫寒。他的父母是从事农艺的农民，他从小受父母的影响，对种植植物有浓厚的兴趣，而且有一定的种植技术。如果他对此一窍不通，他怎么会通过种植豌豆来发现遗传规律？ 孟德尔的成功还要感谢修道院院长对孟德尔的大度。首先是让孟德尔上维尔纳大学深造。回来后又给孟德尔一块土地进行实验，那块地面积为20英尺X100英尺，位于修道院餐厅前，管理很方便。孟德尔的实验与修道院的正常工作完全沾不上边。易中天在厦门大学校庆时进行一场演讲。他感谢厦大领导对他的宽容大度，让他在厦大野蛮生长(进行非本工作范围的其他研究活动)。要不是院长有这大度，孟德尔将无法完成他的科学实验。看来，为人需要大度。作为一个负责人，对于他的下属，特别对于科学工作者更要大度。容许他们多方面的研究，或许这一大度，成就了某一伟大的科学发现。 科学研究成功与否，与实验方法，实验材料等密切相关。首先，孟德尔选对了实验材料——豌豆。豌豆有许多品种，相对性状显著，比如高矮，籽粒颜色飽满程度等。豌豆是自花传粉植物，纯种，比较容易进行杂交实验。他从33个品种中选择了其中22个品种做实验。豌豆有多种性状，他只选择其中的七对相对性状显著的性状。1，种子的形状(圆粒与皱粒)2，种子的颜色(黄色与绿色)3，豌豆花的颜色(白色与紫色)4，豌豆花的位置(茎顶和叶腋)5，豆莢的颜色(绿色与黄色)6，豆莢的形状(饱满与皱缩)7，植株高度(高茎与矮茎)。在实验时，他先从单一因子开始，而后到多个因子，即从简单到复杂。对于实验结果分析，他应用最为科字精确的数理统计方法，把数学应用于生物实验。而且他设计了测交实验以验证对性状分离的推测。这些科学的实验方法是高水平超时代的先进方法。 孟德尔对所进行的实验具有坚韧不拔的精神，历时8年，从不停息。在这8年中，他要为豌豆施肥浇水，笔记本上满是各种表格和记录，其中包含着成千上万次杂交数据。实验过程中有28000株植物，4万朵花，以及近40万颗种子。他的手指也因长时间剥豆莢而感到麻木。这种辛苦是常人难于忍受的。 1865年，孟德尔把他近十年的实验结果写成了仅44页纸的论文《植物杂交实验》。论文发表在年度《布尔诺自然科学协会学报》上。文章的副本送至数十个研究机构，其中包括英格兰皇家学会,林奈学会,以及位于华盛顿的史密森尼学会等知名学会。孟德尔又印刷了40份单行本，然后寄给许多科学家。从1866年至1900年的34年间，孟德尔的文章仅被引用4次，几乎从科学领域消失。这是为什么？孟德尔的科学成果是超时代的，许多科学家无法理解他的理论，高处不胜寒。孟德尔是个非专业的业余科学家，他所发表的论文不是著名的刊物，人微言轻，不被重视。即使他致信当时权威人士瑞士植物生理学家内格里，依然不被理睬。超越时代的头脑是孤独的，无人喝采，缺少回音。1884年孟德尔寂寞地离开人世，没有看到他的理论被世界科学界认可的一天。 是金子总会发光，孟德尔的伟大发现在1900年，也就是他论文发表34年后重新被发现。事有凑巧，在这一年，荷兰的德弗里斯，德国的科伦斯，奥地利的贝尔马克三位科学家同时各自独立地重新发现了孟德尔的遗传规律。孟德尔的遗传理论终于被世人所接受，放射出万丈光芒。 看完孟德尔和达尔文的故事，我被他们伟大的发现和科学精袖深深感动。与此同时，在另一方面我的心情又有些沉重。他们两人一个是牧师，一个是神父，同属宗教界人士。但是他们能学习自然科学知识，进行科学的研究。而我们国内的Ⅹ教徒，在青灯下颂经打坐，怎能有科学的发明与创造？几千年的X家理论鄙视科学技术，写的八股文，又怎么推动科学发展？难怪在近代的很长一段时间我们遭受西方列強的入侵，落后就要挨打。在十九世纪，科研热潮和工业革命席卷欧洲大地，诞生了像达尔文,孟德尔千百位科学家。此时，满清政府却食古不化，不思进取，腐败隋落，民不聊生。1900年也就是孟德尔遗传理论被重新发现的重要时间点，八国联军轻而易举地攻入北京，中华民族陷于万丈深渊！ 历史来到了今天，一百多年过去了。在中国共产党的领导下，中国人民终于站了起来。把科学技术作为笫一生产力，着力科学的发展进步，中华民族浴火重生，正迅速崛起，屹立于世界民族之林。 |