第1期 发现遗传（唐晓鹏）

发现遗传

2000 第1期 - 科学故事

唐晓鹏

基因现在是个时髦的词汇，意味着大量的金钱和前卫的科学研究。如果回顾历史，我们会发现这种繁荣局面并不是偶然得来的。在追寻生命本质的赛跑中，曾有三个人跑得比谁都快。他们中的一个对种豌豆保持了很多年的兴趣；一个把死去的微生物反复地提纯；第三个则是玉米叶子上的花纹图案的鉴赏专家。他们各自从古怪的角度着手，为世人打开了自然界谜语库中最精致的那个秘密。那么世人对他们怎么看的呢?

先来讲一讲遗传学的奠基人——孟得尔的故事。

孟得尔生在1822年，父亲是个喜欢养花的农民。他后来对植物的遗传特性感兴趣，应该受了点儿他父亲的影响。孟得尔的童年是在半饥饿状态中度过的，中学以后他靠着妹妹准备作嫁妆的钱进了大学。他后来成了修道院的修士，应该说这个职业极大地束缚了他的创造力，但他依然显示了自己的才干，到25岁时，他被任命为修道院的院长。

孟得尔在34岁上开始了他最重要的研究——豌豆杂交实验。开始他并不知道自己会得出什么结论，雄心勃勃地一下子选用了22个品种，其中有黄叶子绿叶子圆叶子甚至皱巴巴的叶子。他把这些看上去不像是一种植物的豌豆分别进行杂交，最后用数学统计对它们的后代进行分析。经过多次没有效果的实验，他渐渐有了一个绝妙的想法。

首先用高茎秆的豌豆与矮茎秆的杂交，把它们的后代中那些高茎秆的豌豆挑选出来，然后让它们自交(也就是让第二代豌豆自行授粉)，新一代豌豆出现了非常有意思的变化：它们之中高茎秆与矮茎轩的比例始终稳定在三比一。

孟得尔开始了他的天才推论：

第一代高矮杂交种出来的那些高茎秆，是因为“高个儿”有显性遗传的功能，矮个子的遗传是隐性的，所以，那些高矮杂交的种子最后长高了；它们自交的新一代则应该有四种遗传配方——高高，高矮，矮高和矮矮。只有最后一种才会使矮个子遗传因子变成显性，也就是说，长成矮豌豆。这样一来新一代种子的高矮比例总是三比一。他认为不同遗传因子虽然在细胞里是互相组合的，但并不互相掺混，是各自独立可以互相分离的。后人把这一发现称为分离定律。另一个推论是，植物在杂交中不同遗传因子的组合，遵从排列组合定律，后人把这一规律称为自由组合定律。这两个定律成为遗传学的基础。

孟得尔用了八年完成实验，写成一篇《植物杂交实验》的论文，然后开始了他很不擅长的推广工作。论文的首次亮相是在布尔诺学会的自然科学研究会上，他当众宣读了，但人们既未提问也没有展开讨论。学会还是很给这个修道院院长面子，1866年，在他们的专业刊物上全文发表了这篇论文。该学会同120多个研究机构有资料交流关系，刊载孟得尔文章的杂志共寄出115本。赫赫有名的英国皇家学会和林耐学会都收到了，孟得尔本人还向外寄出过该论文的油印本。他联系的人中有几个非常内行的大学者，其中也有人对他的工作作出了正确评价，但最终他还是被人们遗忘了。

为什么呢?因为当时作为科学界重大突破的达尔文的进化论把科学界的注意力都吸引了过去(孟得尔发表论文时，《物种起源》问世刚7年)。而且孟得尔也做得不够，达尔文本人对杂交问题很重视，却没有看到过他的论文。至于其他科学家，像维也纳植物园主任凯尔纳，植物学教授福克都对他的成果不屑一顾。福克说：“孟得尔所作的很多次杂交的结果，十分类似于奈特的结果，但孟得尔自以为发现了各种杂交类型之间稳定的数量关系。”他否定的恰好是孟得尔的成功之处。

到了晚年，倔强的老院长为了一笔不公平的税金与政府对峙多年，加上被人忘却的痛苦，终于在62岁上健康崩溃，早早离开了人世。

艾佛里的故事发生在二十世纪四十年代。

在这之前，美国科学家格里菲斯发现，细菌被加热致死后，其残留的某种物质依然具有携带遗传信息的能力，并在新一代的细菌性状中表现出来。但他无法确定那究竟是一种什么样的物质。艾佛里在他的基础上前进。他开始对细菌的无细胞提取物进行分馏、纯化工作，采用了一系列非常有思想的实验方法。他先是推断蛋白质是遗传物质，却发现把蛋白质、类脂、多糖和核糖核酸一一从提取物中去掉，剩余物质仍然保持着遗传能力。他迷惑了，突发奇想把提取物彻底纯化到无活性的程度，注入非常小剂量的原细胞DNA，那种遗传又发生了。他们断定，所谓遗传物质就是脱氧核糖核酸!1944年，《实验医学杂志》发表了这一研究成果。艾佛里的实验和结论是DNA认识史上的一次重大突破，彻底改变了“脱氧核糖核酸在生物体内无足轻重”的传统观念。但他得到的不是鲜花，而是众多科学家极大的惊讶和怀疑。主要有两种反对意见，一种是碰巧DNA的化学特性造成似乎是遗传的结果，其实它只是跟某个具体的变化相关联，这种变化并不是遗传而来的；另一种认为无论如何提纯，艾佛里的实验材料都含有蛋白质的杂质，而那就可能是遗传发生的原因。