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第二十二章 那些令人遗憾的人物:豌豆最后的低语(下)

    “学成重返圣托马斯修道院后,孟德尔直接找院长申请:批一块地,我要种植作物、研究遗传法则。

    纳普院长二话不说,划拨给他约250平方米的专属实验园地。

    接下来就是选实验材料。

    孟德尔最先考虑过用小白鼠繁殖研究,一年能繁育三代,本是绝佳遗传实验对象。

    可偏偏这里是修道院,神职人员本就禁欲守规,大批量饲养小鼠做繁育杂交实验,在宗教层面完全说不通,教会主教也绝不会同意。

    动物这条路走不通,就只剩植物。于是,经典主角豌豆正式登场。

    我们复盘一下,适合做遗传实验的物种必须满足三个条件:

    1. 拥有稳定、清晰、易区分的相对性状;

    2. 开花杂交后能严格隔离保护,避免外来花粉干扰;

    3. 杂交后代多代繁殖能力稳定不变。

    豆科植物天生自花授粉、闭花授粉,完美契合所有条件,再加豌豆本就是布尔诺当地主要经济作物,取材方便、种植成熟,简直是天选实验材料。

    孟德尔早年还专门写过文章,讨论过当地豌豆品种泛滥、性状繁杂的问题,算是冥冥之中早已铺垫。

    选好作物,再筛选具体性状。

    像叶片大小这类性状,边界模糊、还容易受水肥、环境影响,不能用。

    孟德尔从当地二十多种豌豆的众多性状里,精挑细选出7组

    很多人会疑惑:孟德尔运气也太好了吧?万一这7个性状的基因在同一条染色体上,发生连锁遗传,整个实验不就全翻车了?

    如今我们事后知道,这7个性状的基因分布在5条互不连锁的染色体上。

    但孟德尔不是靠运气赌,他早就严谨想到了这个问题:性状之间会不会互相干扰、连锁遗传?

    于是他先花整整两年时间,大规模种植、筛选、验证,确认这7个性状彼此独立遗传,最终培育出7种纯合稳定豌豆品系。准备工作全部到位,孟德尔遗传定律的正式实验,就此拉开序幕。”

    天幕下的佃户们总算听明白了。一个年轻佃农拍了拍大腿:

    “原来这豌豆不是用来吃的,是做实验的。又是要性状稳定,又是要闭花授粉,挑个豌豆比我娶媳妇还讲究。”

    旁边的老农把烟斗叼回嘴里,点了点头:

    “科学家就是科学家,种个豌豆都能种出这么多名堂。

    两年时间,七种品系,我这辈子都没见过这么较真的人。”

    讲句实话,有毅力的人做什么都会成功的,但也确实得有那个爱好才能坚持下去,种豌豆不在,但网友们刷异色精灵那是呼哧呼哧的。

    1852年的巴黎,巴斯德正在实验室里整理发酵实验的数据。

    天幕上孟德尔筛选性状的过程让他停下了手中的笔。

    排除变数,设置对照组,花两年时间培育纯合品系来确保性状独立,不得不说实验前的准备工作做得非常好。

    这个修士是在用物理学的方法做生物学实验,对比其他随随便便实验的人,可真是难能可贵了。

    巴斯德把笔搁在实验记录本旁边,对着天幕点了点头。

    孟德尔这个小子,是个人才。

    哎哟,敢点评我孟德尔祖师,让我来看看你这个巴斯德是何方神圣。

    发现手性分子,证明发酵是微生物活动引起,开创微生物病害防治思路,发明巴氏消毒法,开创疫苗(狂犬病疫苗)?

    直接给大佬跪下了,踏马的维多利亚究竟藏了多少人才啊?!

    (作者要变成维多利亚吹了,赶紧看两集雾都孤儿)

    伦敦,达温宅。

    天幕上不断跳出“基因”“染色体”这些词,达尔文把身子往前倾了倾。

    基因,染色体,天幕说得很快,像在提一个后人早已熟知的概念,但这几个字落在十九世纪生物学家的耳朵里,像一颗深水炸弹。

    达尔文皱起了眉头,他写进化论写了半辈子,但就是不知道遗传的机制。

    当时大家都信奉融合说,简单来讲,黑的加白的会生出中等黑白的,就像霍比特人不能生出姚明。

    但现实不一样,要这么说,大家应该长得都一样,按进化论来说,大家不都朝最好的进化去吗,但现实五彩缤纷,所以肯定是上帝老人家创造的。

    天幕说这个修士用豌豆做实验,找出了遗传规律,还说有什么“基因”和“染色体”。那到底是什么东西?

    藏在细胞里?藏在花粉里?

    他的手不由自主地攥紧了膝盖上的手稿边缘。

    如果真能找到这种遗传规律,那就能进一步击破上帝创造万物的谎言了。

    赫胥黎也皱起了眉头。

    天幕刚才提到,这七组性状的基因分布在五条互不连锁的染色体上,孟德尔花了两年时间来验证它们彼此独立。

    基因大概就是遗传的关键,也说明“染色体”是可以被定位、被计数的,是可以一张图一张图画出来的。

    如果能知道染色体长什么样,能知道基因怎么排列,那整个生物学恐怕都要大地震了,不,或许世界将为之颤抖。

    “他先对7组相对性状分别做人工杂交,得到子一代。结果发现:子一代性状全部和亲本其中一方完全一致。

    孟德尔把这种优先显现的特征,命名为显性性状。

    随后他互换父母本进行反交实验,结果完全一致,证明:遗传规律和亲本性别、杂交正反顺序无关。

    再让子一代自交繁殖,子二代身上,被隐藏的特征重新出现。

    孟德尔将这种隐而不显、隔代重现的特征,命名为隐性性状。。

    到这里,孟德尔已经完成第一步:用大规模实验,精准复刻并统计出性状分离比例。

    但他没有止步于此——因为他清楚,显性性状其实分两种:一种是后代还能发生性状分离的杂合子,一种是能代代稳定遗传的纯合子。

    孟德尔继续让子二代的显性个体自交,精准区分纯种与杂交种,得出比例为 1:2。

    至此完整的性状分离比例正式出炉:1:2:1。

    再加上他早已证实:遗传性状和亲本性别、正反杂交顺序无关,父本母本在遗传上地位完全对等。

    看着 1:2:1 这个比例,有数学和统计基础的人一眼就能反应过来——这不就是完全平方公式吗?

    用数学视角看待遗传现象,孟德尔顺势提出假说。那怎么验证假说?

    他推算:如果真遵循这套数学规律,每

    孟德尔足足做了五代自交实验,最终结果和理论推算完全吻合。

    这时有人会抬杠:万一这只是单个性状的特例呢?

    孟德尔早就想到了,紧接着研究两对相对性状的自由组合。

    前面已经验证7个性状彼此独立互不干扰,遗传因子可以用a、a、b、b来表示。

    原本单性状3:1的比例,在独立遗传下满足概率乘法:

    9:3:3:1,实验结果完美契合。

    又有人追问:那会不会只是两对性状的巧合?

    孟德尔继续升级,直接研究三对相对性状遗传。

    比例就是 3:1 的三次方,也就是 27:9:9:3:9:3:3:1,实验依旧和理论严丝合缝。

    还有更较真的:花不只有紫白两色,还有其他花色,你这套怎么解释?

    孟德尔再度

    又有人质疑:这套规律只适用于豌豆吧?

    孟德尔又拓展实验,拿其他豆科植物、玉米等反复验证,全都成立。

    孟德尔最厉害的地方就在于:他完全不知道dna、不知道染色体是什么,仅凭观察、种植、统计和数学推导,一个人硬生生吃透了几乎全部经典遗传规律。

    除了染色体连锁互换他没涉及,他的研究基本囊括了高中生物遗传大题的所有题型。

    他的实验体量庞大到超乎想象:豌豆一年一熟,差不多两年才能观测一代性状。

    7组相对性状,还要做单对、两对、三对组合排列,全程人工种植、人工授粉、逐粒统计。

    整个实验下来,孟德尔一共细数统计了两万八千多颗豌豆。

    1864年,耗时整整十年的豌豆遗传实验终于全部完成。”

    天幕上的数字一行一行地跳出来,伍尔索普庄园的佃农们已经彻底听傻了。

    一个年轻佃农掰着手指头数了半天,数到第二十七个的时候放弃了:

    “我的老天,两万八千多颗豌豆,一颗一颗数?这人眼睛不花的吗?”

    旁边的老农把烟斗从嘴边拿下来,摇了摇头:“种完还要一颗颗掰开来看是黄的绿的、圆的皱的,我种了一辈子地,种完收完就完了,谁有闲工夫数这个。”

    年轻佃农感慨道:“人家搞出来了还真就刚好符合那个什么数学规律,这得多大的耐性。”

    老农把烟斗叼回嘴里,闷声说了一句:“十年。十年就盯着一堆豌豆看。我也是真服了。”

    剑桥礼堂里,维多利亚女王看着天幕上那一串完美的比例,第一反应是皱起了眉头。

    3:1,1:2:1,9:3:3:1,27:9:9:3:9:3:3:1,每一个数字都严丝合缝地嵌在理论预测上。

    太完美了,完美得让她本能地起了疑心,这该不会是造假吧?

    哪有实验能做得这么干净,所有情况都被提前考虑到,所有结果都刚好落在数学公式上?

    但天幕接着往下说,孟德尔种了十年豌豆,数了两万八千多颗,做了正反交、自交、测交,换了别的豆科植物和玉米反复验证,还专门花了两年时间提前培育纯合品系。

    女王的疑虑一层一层消退了,一个肯花十年时间去验证一个猜想的人,没必要造假。

    她轻轻吐出一口气,低声道:“太有毅力了。”

    这豌豆数都快赶上维多利亚女王的kd值的一个零头了,殖民统治还是太血腥恐怖了。

    格丁根天文台。

    高斯靠在椅背上,看着天幕上跳出来的那个比例,眼睛亮了。

    1:2:1,完全平方公式。3:1的三次方,27:9:9:3:9:3:3:1,每一个数字都恰到好处。

    生物现象被一个修士用最干净的数学语言翻译了出来,每一代自交的比例都能用公式推导,每一种组合的预期都能被实验验证。

    他不知道什么是基因、什么是染色体,但数学告诉他,这个叫孟德尔的修士是对的。

    高斯的嘴角浮起一丝极淡的弧度,心满意足了。

    “1865年,孟德尔在布尔诺自然研究学会宣读自己的研究报告。

    本以为会震惊学界、全场瞩目,现实却格外冷清。

    并不是大家看不起他学历低,恰恰相反,布尔诺自然研究学会本身就是孟德尔参与创办的,没人会轻视他的身份。

    真实情况是:在场学者完全没听懂。

    当时的生物学家,数学基础甚至还不如现在的高中生。

    听不懂又碍于专家身份不肯承认,只能含糊评价:逻辑倒是自洽,但论证更像是解释旧观点,算不上全新突破;想法很新颖,建议再慢慢研究。

    最后简单一笔带过:孟德尔神父开展豌豆杂交实验,颇有研究收获,静待后续成果。

    孟德尔彻底懵了:我把3:1的比例、数学推导都讲得明明白白,怎么没人看懂这套核心规律?

    更尴尬的是,也几乎没人愿意重复他的实验——没人愿意耗上十几年,更没人愿意蹲在田里一颗颗数万颗豌豆。

    孟德尔不甘心小城学者看不懂,就把论文复印成册,寄给全欧洲的学术大佬。

    有传言寄给了达尔文,这其实是谣言,达尔文只是有引用过他的发现,毕竟达尔文那小子哪懂数学啊。

    但是慕尼黑大学的内格里教授回复了他,比较赞许他。

    内格里是什么人,25岁精准描述细胞分裂,29岁发现质壁分离并且命名原生质体。

    不过那是达尔文进化论出来后,大家都喜欢用山柳菊做实验,毕竟性状繁多嘛,内格尔就极力推荐孟德尔用这个试试。

    但是山柳菊是孤雌生殖啊,而又难授粉,于是孟德尔搞不出来,但还是和内格里教授保持了通信很多年。”

    天幕的话音刚落,不同时空的生物学家们脸上火辣辣的。

    巴黎的实验室里,几个正在做标本的年轻学者互相看了看,其中一个嘟囔道:

    “什么叫数学基础还不如未来的高中生?我们这是术业有专攻,专攻。”

    旁边的人没接话,但都在心里暗暗庆幸还好天幕没点名当时没听懂的有谁,被一个奥地利修士在数学上碾压,这事说出去确实不太好听。

    数学家们倒是另一副表情。

    格丁根天文台里,高斯靠在椅背上,嘴角微微翘了一下,随即恢复平静。

    数学才是最伟大的学科,在座的各位,谁支持,谁反对?

    而更多人的注意力被天幕最后那句话拽走了。

    孤雌生殖,达尔文放下手中的笔,身子往前倾了倾,山柳菊居然是孤雌生殖?

    哦,原来是不对,踏马孤雌生殖是什么东西,听起来是不用雄性的意思吗吗?

    不需要授粉就能自己产生种子?

    孟德尔换了一种植物就重复不出原来的结果,原来不是他的理论有问题,而是他选错了实验材料啊。

    赫胥黎在座位上轻轻吸了一口气。

    难怪孟德尔在那个内格里教授那里卡住了,山柳菊的繁殖方式和豌豆完全不同,这根本不能拿来验证遗传规律。

    但话又说回来,孟德尔能选中豌豆这种神中之神的植物,恐怕也得归功于孟德尔两年的准备啊,孟德尔的成功不是运气,而是必定的。

    “后来内格里又给孟德尔寄了自己的山柳菊种子,可这时孟德尔已经没法像从前那样全身心泡在实验室里了。

    1867年

    12位候选人里,孟德尔以11票高票当选,所有人都意料之中,唯独他自己意外——因为他把自己那一票投给了别人。

    当上修道院院长后,孟德尔社会地位直接跃升,再也不是普通小牧师。

    外界很多人误以为孟德尔没社会地位、只是个神职人员,其实完全相反:

    他这时的身份分量,堪比地方三甲医院院长,社会话语权一点不比大学教授低。

    从书信也能看出来:孟

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