孟德尔豌豆实验
格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)是史上第一个对遗传奥秘有所认知的人,孟德尔豌豆实验通过研究豌豆的性状传递和遗传规律,揭示了基因的分离和自由组合定律。以下是孟德尔豌豆实验的主要过程和原理:
孟德尔豌豆实验
从1856年到1863年间,孟德尔亲自种植并测试了大约5000株豌豆植物(22个品种),他通过人工培植这些豌豆,对不同代的豌豆的高茎或矮茎、圆粒或皱粒、灰色种皮或白色种皮等等性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析,并发现豌豆的某些特征可以稳定且有规律地遗传给下一代。
在一次又一次的实验中,孟德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。他的发现现今被称为“孟德尔第一定律”(即孟德尔遗传分离规律)和“孟德尔第二定律”(即基因自由组合规律),是揭示生物遗传奥秘的基本规律。1865年,孟德尔将多年的观测记录进行总结后,写下了一篇名为《植物杂交实验》的论文。
孟德尔在研究豌豆时使用的豌豆的特性,包括种子、花、豆荚、茎等多方面的特征,这个实验也是我们初高中生物学教科书中学到基因相关知识的起点,但是,由于当时的科学界缺乏理解孟德尔定律的思想基础,这篇论文并没有被人们重视。直到1900年,来自荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律,科学史上把这一重大的科学事件,称为孟德尔定律的重新发现。从此,遗传学进入了孟德尔时代。
实验过程
(1)选择实验材料:孟德尔选择豌豆作为实验材料,因为豌豆是自花传粉植物,可以避免不同花朵之间的交叉传粉,从而方便研究性状的传递。
(2)观察和记录性状:孟德尔观察并记录了豌豆的多种性状,包括豆荚的颜色、种子的颜色、种子的形状、植株的高度等。
(3)实验设计:孟德尔通过设计不同的豌豆组合,将不同的性状进行分离和重组,从而研究遗传规律。
(4)数据统计和分析:孟德尔对实验数据进行统计和分析,发现豌豆的性状传递存在一定的规律,如分离定律和自由组合定律。
实验结论
(1)基因分离定律。在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
(2)自由组合定律。控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
实验推论
孟德尔从豌豆杂交实验结果,得出了相对性状中存在着显性和隐性的原理。孟德尔根据自己在实验中发现的原理,进一步做了推想:认为决定豌豆花色的物质一定是存在于细胞里的颗粒性的遗传单位,也就是具有稳定性的遗传因子。这就是说,孟德尔认为可以观察到的花的颜色是由有关的遗传因子决定的。这种遗传因子,就是我们现在所说的基因。
孟德尔简介
孟德尔(G. J. Mendel, 1822一1884 )将他硏究的结果整理成实验研究论文“Experiment in plant hybridization”(译为植物的杂交实捡)于1865年2月8 日和3月8日在布隆博物学会上,分两次做了报告。并于1866年在学会会刊发表,同时将论文的单印本分送到134个科学机构的图书馆,但都未引起任何反响。
豌豆的杂交实验从1856-1864年共进行了8年。孟德尔将其研究的结果整理成论文发表,但未引起任何反响。其原因有三个:
第一,在孟德尔论文发表前7年(1859年),达尔义的名著《物种起源》出版了。这部著作引起了科学界的兴趣,几乎全部的生物学家都转向生物进化的讨论,这一点也许对孟徳尔论文的命运起了决定性的作用。
第二,当时的科学界缺乏理解孟徳尔定律的思想基础。首先那个时代的科学思想还没有包含孟德尔论文所提出的命题:遗传的不是一个个体的全貌,而是一个个性状。其次,孟德尔论文的表达方式是全新的,他把生物学和统计学、数学结合了起来,使得同时代的博物学家很难理解论文的真正含义。
第三,有的权威出于偏见或不理解,把孟德尔的研究视为一般的杂交实验,和别人做的没有多大差别。