生日快樂,孟德爾先生!-科學人雜誌
教科書之外

生日快樂,孟德爾先生!

2022-07-01 陳文盛
我的科學研究帶給我很多滿足和快樂,我肯定沒多久全世界就會認同我的研究成果。—孟德爾(Gregor Mendel,19世紀奧地利帝國修士科學家)
▲ (影像來源:陳文盛)

孟德爾先生,您好:這個月20日您就200歲了。生日快樂!16年前的這時候,我去參訪您待了超過半輩子的捷克聖湯瑪斯修道院。我先參加「國際工業微生物遺傳學研討會」,然後我和妻子、兒子和媳婦四人驅車到布爾諾(Brno)去您的修道院,在樸素的宿舍住了一個晚上。

修道院裡有紀念您的孟德爾博物館,展示您的事蹟和與豌豆研究相關的資料,還有您當年使用的古董顯微鏡。我還在花園中和您的塑像合照留念。花園裡種了七圃豌豆株:五圃紫花、兩圃白花(如右頁照片)。我後來上課的時候,把這張照片展示給學生看,問他們這些花圃的擺佈有什麼意思,有些學生看一下子就提出正確答案。這些花圃代表您的第一系列的雜交實驗。最右邊的兩小圃代表純種的紫花(AA)和白花(aa)親代(P)。它們左邊的大圃紅花代表雜交得到的第一子代(F1)。雖然它們從P親代各得到一個顯性特徵(P)和一個隱性特徵(p),但是都是紫花,因為紫花的特徵(A)是顯性,白花的特徵(a)是隱性。再過來左邊的四小圃代表F1自交後得到的第二子代(F2),紫花和白花植株的比例大約是3:1。

您進一步分析紫花的F2,發現它們有AA純種和Aa雜種兩類;比例是1:2,於是原來的3:1就可以化為1:2:1,有數學素養的您看出這是二項式分佈:(A + a)2= AA + 2Aa + aa,也就是說F2從F1雙親得到A因子和a因子的機率相等。就這樣,從簡單的3:1到1:2:1比例,誕生了您第一條遺傳學法則。

這單項差異的雜交試驗,您一共測試了七種特徵,結果都得到接近3:1的比例。您接著再進行兩項差異,甚至三項差異的雜交(教科書通常都沒提到後者),用同樣的數學分析,顯示它們都符合您提出的遺傳法則。在您1866年發表的論文,可以看到非常詳盡的定量分析和扎實的邏輯推理。但是您前一年在布爾諾自然歷史學會發表的兩場演講,園藝學背景的聽眾可能沒有多少人真正聽得懂您的分析和邏輯。還好學會的秘書事後請您把演講的內容寫成論文發表,否則您八年來的研究成果可能就此失傳,成為絕響。

除此之外,您得到的祝福不只於此:您加入的奧古斯丁會是天主教最開明的教派,鼓勵修士從事學術研究;修道院院長又很欣賞您,提供您充份的人力、時間和空間(兩公頃之多)進行研究,還送您到奧地利維也納大學就學,接受優異的物理和數學訓練,打下扎實的基礎,日後讓您從雜交試驗的數據中抽絲剝繭推演出背後的法則。您超越了歷年來其他育種學家、植物學家、動物學家,包括您崇敬但未曾謀面的達爾文先生。達爾文做過的育種實驗和觀察(包括豌豆)比您還多。他也曾在F2看到3:1比例,但是沒有特別注意。達爾文也承認自己數學不好。

此外,您最初本來要進行小鼠的雜交,但是當地保守的主教反對修士進行性交實驗,您就改用豌豆做為研究對象。假如您還是研究小鼠雜交,我們很難想像您能像研究豌豆那樣,找到七種具有不同特徵的純種小鼠進行雜交,像豌豆一樣分析2萬8000多個小鼠個體。小鼠還要餵食和清潔。還有,小鼠後代分析完畢要如何處理?總不能像豌豆那樣吃掉吧。回想起來,您和後世的我們都要感激那位主教......


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