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古猿怎样变成人

作者: 方宗熙

三、有趣的豌豆实验


 
    孟德尔是现代遗传学之父,是这一门重要生物学科的奠基人。
    1822年7月22日,孟德尔出生在奥地利的一个贫寒的农民家庭里,父亲和母亲都是
园艺家。孟德尔受到父母的熏陶,从小很喜爱植物。
    当时,在欧洲,学校都是教会办的。学校需要教师,当地的教会看到孟德尔勤奋好
学,就派他到首都维也纳大学去念书。
    从1851年到1853年,孟德尔在维也纳大学主要学习数学和物理学。因为对生物很感
兴趣,他同时也学习了植物学。
    大学毕业以后,孟德尔就在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。他能专
心备课,认真教课,所以很受学生的欢迎。
    教堂周围有一片园地,种了不少花草。孟德尔不仅自己种花,还养了蜜蜂。
    他读了不少书,也认识了不少植物和动物。通过书本,他了解了当时一些植物学家
的工作,并且跟他们有书信往来。当时植物学家进行的植物杂交实验,引起了他浓厚的
兴趣。
    当时,有一些学者对某些植物和某些动物进行过杂交实验。他们想用这种办法改良
品种,也想了解一些生物遗传的道理。在品种改良方面,他们取得了一些成绩,在探讨
遗传的道理方面,可以说他们却一无所得。
    这引起了孟德尔的深思。
    问题出在哪里呢?
    啊,可能是实验不够精密。要了解生物是怎样把特性传递给后代的,必须改进实验
方法。
    他拟定了一套改进实验方法的方案,在教堂的园地里开始做他的实验。
    孟德尔选用豌豆作为杂交实验的材料。为什么选用豌豆呢?因为豌豆是一种严格进
行自交的植物。
    原来豌豆花不等到花瓣张开,雄蕊上的花粉就落到雌蕊的柱头上,完成了授粉作用。
而且花瓣裹得很严实,不让别一朵花的花粉有侵入的机会。所以豌豆的自花授粉是一种
严格的自交。
    豌豆通过严格的自交传种接代,所以各种不同品种的豌豆,都能保持自己的独特的
性状。这样的品种通常称为纯种。
    盂德尔搜集了许多种纯种的豌豆,例如高茎品种、矮茎品种、开红花(紫色花)的
品种、开白花的品种,等等。在这里,高和矮是一对性状,白和红也是一对性状。用这
样的纯种来做杂交实验,可以得到比较简单的结果。而且对结果作解释可能比较容易。
    比方说,开红花的豌豆品种跟开白花的豌豆品种杂交,后代的花会是什么颜色呢?
是红的呢还是白的?或是其他什么颜色的呢?
    豌豆是严格自交的植物,孟德尔的杂交实验是这样做的:
    当红花豌豆快要开花的时候,他把一朵花的花瓣扒开,摘掉还未成熟的雄蕊,这叫
做去雄。然后,用纸袋把这朵只有雌蕊的花套起来,不让别朵花的花粉随风飘进去或者
由昆虫带进去。
    等到雌蕊成熟的时候,他用鸡毛在白花豌豆雄蕊上一擦,花粉就附着在鸡毛上了。
这时候,他把套在红花豌豆的花上的纸袋摘下来,把这鸡毛往雌蕊的柱头上轻轻一擦,
再用纸袋把花套住,异花授粉,也就是杂交,就实现了。用符号“♀”代表雌性,即母
本,用符号“♂”代表雄性,即父本,用符号“×”代表交配,就可以这样记下来:
    红花♀×白花♂
    同样地,可以把红花豌豆的花粉,移到白花豌豆的雌蕊的柱头上面,实现这样的杂
交:
    白花♀×红花♂
    用什么品种作母本,用什么品种作父本,是孟德尔预先计划好的。实验按照他预定
的计划,有条不紊地进行。
    
  图3-3-1 豌豆雌蕊和雄蕊的构造
    1.花粉 2.雄蕊 3.花粉粒 4.花粉管 5.精子 6.花柱 7.子房 8.胚珠 9.卵
子
    杂交的结果怎样呢?他发现:不管红花品种作为母本,还是作为父本,把杂交得到
的种子第二年种在地里,长成的植株都开红花,没有一个例外。
    如果用符号表示实验结果,就是:
        红花♀×白花♂ 白花♀×红花♂
           ↓       ↓
          红花      红花
    孟德尔这样解释:在杂交过程中,红花这个性状对白花来说,就要强烈地表现出来,
所以叫做显性性状。那么白花性状在杂交以后是不是消失了呢?孟德尔向自己提出这样
的问题。
    孟德尔继续进行实验。他把开红花的杂交第一代叫做子一代,记录的时候用子1表
示。他让子一代自己授粉,看看结果如何。
    第三年,豌豆植株上大部分开红花,还有一小部分是白花。这些后代叫做子二代,
用子2表示。记录下来,就是:
          亲代 红花×白花
                 ↓
          子1代 红花
                 ↓
          子2代 红花 白花
                (多数)(少数)
    孟德尔这样解释:白花性状虽然在子一代中没有表现出来,但是白花的遗传物质并
没有消失,在子二代中碰到了适宜的情况,又表现出来了。像这种在子一代中没有表现
出来,而在子二代中又表现出来的性状,叫做隐性性状。
    这说明了红花和白花两个品种杂交所得到的红花后代(子1),实际上是个杂种,
而不是纯种。在这个红花后代里,既含有红花的遗传物质,又含有白花的遗传物质。
    孟德尔认识到:杂交的子代表现出来的如果是显性的性状,它可能含有隐性性状的
遗传物质。从亲代遗传下来的性状,不一定都能得到表现。它可能是纯种,也可能是杂
种。
    但是,杂交子代如果表现的是隐性的性状,它只含有隐性性状的遗传物质,而不可
能含有显性性状的遗传物质,所以一定是纯种。如果让开白花的豌豆品种自己授粉,它
所产生的后代总是开白花的,没有一个例外。
    孟德尔后来又做了许多植物或动物的不同品种之间的杂交实验,都得到了跟红花豌
豆和白花豌豆杂交的相同结果。
    他让高豌豆品种跟矮豌豆品种杂交,子一代总是高豌豆。第二年,让子一代自花传
粉,子二代出现了一部分矮豌豆。
    他又让种子饱满而圆形的豌豆跟种子皱缩的豌豆杂交,也得到了完全同样的结果:
    他用豌豆一共进行了7对性状的杂交实验,结果都相同。因此,他认为在相对性状
当中,显性和隐性的出现有一种规律,不是什么偶然的现象,孟德尔称它为显性原理。
    
  图3-3-2
          亲代     种子圆形×种子皱缩
                  ↓
          子1代    种子圆形
                  ↓
          子2代 种子圆形 种子皱缩
         (多数) (少数)
    以后,经过许多学者的进一步探索,发现孟德尔所提出的显性原理虽然有实验作根
据,但是也有不少例外。
    
  图3-3-3
    比方说,开红花的紫茉莉跟开白花的紫茉莉杂交,后代总是开粉红花的。再让开粉
红花的子一代自花传粉,后代有三种类型:红花、粉红花和白花。
    在这里,红花和白花不分什么显性和隐性。
    皮肤透明的金鱼和皮肤不透明的金鱼也表现这样的遗传情况。这两种金鱼进行杂交,
子一代是皮肤半透明的金鱼。这种半透明金鱼雌雄交配以后,产生的子二代,皮肤有不
透明的,有半透明的,有透明的。
    在这里,也无所谓显性和隐性。
    人的A血型和B血型可以同时表现,那就是AB血型。这就是说,A血型和B血型彼此没
有显性和隐性的关系,可是对于O血型,它们都表现出显性。
    所以具体问题要具体分析,不能一概而论。
    
  图3-3-4

 
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