教科書之外

科學之道必有挫折

我發現我恐怕要宣佈完全放棄我的雜交實驗,這是因為我自己的粗心。——孟德爾給納吉里的信

撰文/、插畫/陳文盛

教科書之外

科學之道必有挫折

我發現我恐怕要宣佈完全放棄我的雜交實驗,這是因為我自己的粗心。——孟德爾給納吉里的信

撰文/、插畫/陳文盛


1865年孟德爾在布爾諾自然史學會演講,報告八年來的豌豆雜交研究;隔年他在期刊上發表他的經典論文。他希望自己的理論能被廣泛接受,所以訂了40份抽印本,寄給當代歐洲有名的生物學家,包括植物學權威納吉里(Carl von Nageli)。在給納吉里的信中,他寫道:「我知道我得到的結果不容易和我們當代的科學知識相容,在這情況下發表這一項獨立的實驗更加倍危險;對實驗者危險,對他所代表的立場也危險。所以我盡我所能,用其他植物來印證從豌豆得到的結果。」


他告訴納吉里,他選了水楊梅、薊和山柳菊三種植物進行新的實驗。三者都和豌豆很不一樣,都是其他植物學家在研究的對象。德國植物學家格特納(Karl von Gartner)在1838年就發表過水楊梅的成果,但是孟德爾無法再現格特納的結果。薊和山柳菊都屬於菊科,有小花群集形成的「聚生花」,肉眼很難去勢(剪掉雄蕊),通常要借助放大鏡。薊有尖刺,而且幼苗微小易失,孟德爾最後也放棄了薊,專心研究山柳菊七年之久(1866~1873年)。


山柳菊是當時很多植物學家(特別是納吉里)的研究寵兒。它體型小、生命週期短、容易操作(不需戴手套)。山柳菊雌雄同花,孟德爾把小花去勢後,再進行雜交,得到的結果和豌豆很不一樣。我們現在知道,問題出在山柳菊通常進行無性生殖。孟德爾所觀察到的子代植株很多都是小花進行無性生殖而來,不是有性生殖的後代。孟德爾不知道,他懷疑自己技術不好,但最重要的是,這些結果顯示山柳菊的遺傳方式和豌豆的不同。


1869年孟德爾發表了第二篇遺傳學論文〈論人工授精獲得的山柳菊雜種〉。在這篇論文中,他寫道:「在所有的例子中,豌豆用兩個品種交配得到的雜種,都是一樣的形態,但是它們的下一代反過來有變化,並遵循特定的規律。根據目前的實驗,山柳菊的結果似乎剛好相反。」隔年,他在寫信給納吉里的信中說:「到了這個地步,我不得不說,和豌豆雜種比較起來,山柳菊的雜種顯現幾乎相反的行為。顯然我們這裡遭遇到的只是單獨的現象,它們出於一個更高層、更基本的法則。」


孟德爾期待有一個原理,可以把豌豆和山柳菊的矛盾結果統一起來。他在這篇論文中說希望隔年可以發表更進一步的結果,但是到他過世(1884年),這第三篇論文從未出現。直到20世紀初,三位生物學家「重新發現」孟德爾遺傳原理,植物具有至少兩種不同遺傳原理的觀念(豌豆型和山柳菊型)還一直維持著。山柳菊的無性生殖要到1904年才由丹麥植物學家奧斯坦費德(Carl Ostenfeld)發現,大家才明白是山柳菊特別的生殖方式誤導了孟德爾,讓他做出錯誤的結論和詮釋。


現今大多數老師和學生都不知道孟德爾還有第二篇論文,教科書通常不提,應該是為了簡化歷史的陳述。對於一般學生,這是合適的做法,但是對有志於科學的學生,知道這第二篇論文的存在是重要的。他們應該知道:建立科學原理所經過的路途,很少像教科書上呈現的那樣順利,而是坎坷曲折、經過重重考驗,才能走上康莊大道。挫折和歧途是常見的,也是意志的考驗和學習的良機。這是對科學之道的重要認知。


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