導航雲台書屋>>百科書籍>>中國科普佳作精選>>方宗熙>>古猿怎樣變成人

雲台書屋

三、有趣的豌豆實驗

  孟德爾是現代遺傳學之父,是這一門重要生物學科的奠基人。
  1822年7月22日,孟德爾出生在奧地利的一個貧寒的農民家庭裡,父親和母親都是園藝家。孟德爾受到父母的熏陶,從小很喜愛植物。
  當時,在歐洲,學校都是教會辦的。學校需要教師,當地的教會看到孟德爾勤奮好學,就派他到首都維也納大學去唸書。
  從1851年到1853年,孟德爾在維也納大學主要學習數學和物理學。因為對生物很感興趣,他同時也學習了植物學。
  大學畢業以後,孟德爾就在當地教會辦的一所中學教書,教的是自然科學。他能專心備課,認真教課,所以很受學生的歡迎。
  教堂周圍有一片園地,種了不少花草。孟德爾不僅自己種花,還養了蜜蜂。
  他讀了不少書,也認識了不少植物和動物。通過書本,他瞭解了當時一些植物學家的工作,並且跟他們有書信往來。當時植物學家進行的植物雜交實驗,引起了他濃厚的興趣。
  當時,有一些學者對某些植物和某些動物進行過雜交實驗。他們想用這種辦法改良品種,也想瞭解一些生物遺傳的道理。在品種改良方面,他們取得了一些成績,在探討遺傳的道理方面,可以說他們卻一無所得。
  這引起了孟德爾的深思。
  問題出在哪裡呢?
  啊,可能是實驗不夠精密。要瞭解生物是怎樣把特性傳遞給後代的,必須改進實驗方法。
  他擬定了一套改進實驗方法的方案,在教堂的園地裡開始做他的實驗。
  孟德爾選用豌豆作為雜交實驗的材料。為什麼選用豌豆呢?因為豌豆是一種嚴格進行自交的植物。
  原來豌豆花不等到花瓣張開,雄蕊上的花粉就落到雌蕊的柱頭上,完成了授粉作用。而且花瓣裹得很嚴實,不讓別一朵花的花粉有侵入的機會。所以豌豆的自花授粉是一種嚴格的自交。
  豌豆通過嚴格的自交傳種接代,所以各種不同品種的豌豆,都能保持自己的獨特的性狀。這樣的品種通常稱為純種。
  盂德爾搜集了許多種純種的豌豆,例如高莖品種、矮莖品種、開紅花(紫色花)的品種、開白花的品種,等等。在這裡,高和矮是一對性狀,白和紅也是一對性狀。用這樣的純種來做雜交實驗,可以得到比較簡單的結果。而且對結果作解釋可能比較容易。
  比方說,開紅花的豌豆品種跟開白花的豌豆品種雜交,後代的花會是什麼顏色呢?是紅的呢還是白的?或是其他什麼顏色的呢?
  豌豆是嚴格自交的植物,孟德爾的雜交實驗是這樣做的:
  當紅花豌豆快要開花的時候,他把一朵花的花瓣扒開,摘掉還未成熟的雄蕊,這叫做去雄。然後,用紙袋把這朵只有雌蕊的花套起來,不讓別朵花的花粉隨風飄進去或者由昆蟲帶進去。
  等到雌蕊成熟的時候,他用雞毛在白花豌豆雄蕊上一擦,花粉就附著在雞毛上了。這時候,他把套在紅花豌豆的花上的紙袋摘下來,把這雞毛往雌蕊的柱頭上輕輕一擦,再用紙袋把花套住,異花授粉,也就是雜交,就實現了。用符號「♀」代表雌性,即母本,用符號「♂」代表雄性,即父本,用符號「×」代表交配,就可以這樣記下來:
  紅花♀×白花♂
  同樣地,可以把紅花豌豆的花粉,移到白花豌豆的雌蕊的柱頭上面,實現這樣的雜交:
  白花♀×紅花♂
  用什麼品種作母本,用什麼品種作父本,是孟德爾預先計劃好的。實驗按照他預定的計劃,有條不紊地進行。  


  
  圖3-3-1 豌豆雌蕊和雄蕊的構造
  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

  雜交的結果怎樣呢?他發現:不管紅花品種作為母本,還是作為父本,把雜交得到的種子第二年種在地裡,長成的植株都開紅花,沒有一個例外。
  如果用符號表示實驗結果,就是:
      紅花♀×白花♂ 白花♀×紅花♂
         ↓       ↓
        紅花      紅花
  孟德爾這樣解釋:在雜交過程中,紅花這個性狀對白花來說,就要強烈地表現出來,所以叫做顯性性狀。那麼白花性狀在雜交以後是不是消失了呢?孟德爾向自己提出這樣的問題。
  孟德爾繼續進行實驗。他把開紅花的雜交第一代叫做子一代,記錄的時候用子1表示。他讓子一代自己授粉,看看結果如何。
  第三年,豌豆植株上大部分開紅花,還有一小部分是白花。這些後代叫做子二代,用子2表示。記錄下來,就是:
        親代 紅花×白花
               ↓
        子1代 紅花
               ↓
        子2代 紅花 白花
              (多數)(少數)
  孟德爾這樣解釋:白花性狀雖然在子一代中沒有表現出來,但是白花的遺傳物質並沒有消失,在子二代中碰到了適宜的情況,又表現出來了。像這種在子一代中沒有表現出來,而在子二代中又表現出來的性狀,叫做隱性性狀。
  這說明了紅花和白花兩個品種雜交所得到的紅花後代(子1),實際上是個雜種,而不是純種。在這個紅花後代裡,既含有紅花的遺傳物質,又含有白花的遺傳物質。
  孟德爾認識到:雜交的子代表現出來的如果是顯性的性狀,它可能含有隱性性狀的遺傳物質。從親代遺傳下來的性狀,不一定都能得到表現。它可能是純種,也可能是雜種。
  但是,雜交子代如果表現的是隱性的性狀,它只含有隱性性狀的遺傳物質,而不可能含有顯性性狀的遺傳物質,所以一定是純種。如果讓開白花的豌豆品種自己授粉,它所產生的後代總是開白花的,沒有一個例外。
  孟德爾後來又做了許多植物或動物的不同品種之間的雜交實驗,都得到了跟紅花豌豆和白花豌豆雜交的相同結果。
  他讓高豌豆品種跟矮豌豆品種雜交,子一代總是高豌豆。第二年,讓子一代自花傳粉,子二代出現了一部分矮豌豆。
  他又讓種子飽滿而圓形的豌豆跟種子皺縮的豌豆雜交,也得到了完全同樣的結果:
  他用豌豆一共進行了7對性狀的雜交實驗,結果都相同。因此,他認為在相對性狀當中,顯性和隱性的出現有一種規律,不是什麼偶然的現象,孟德爾稱它為顯性原理。  


  
  圖3-3-2
        親代     種子圓形×種子皺縮
                ↓
        子1代    種子圓形
                ↓
        子2代 種子圓形 種子皺縮

       (多數) (少數)
  以後,經過許多學者的進一步探索,發現孟德爾所提出的顯性原理雖然有實驗作根據,但是也有不少例外。  


  
  圖3-3-3

  比方說,開紅花的紫茉莉跟開白花的紫茉莉雜交,後代總是開粉紅花的。再讓開粉紅花的子一代自花傳粉,後代有三種類型:紅花、粉紅花和白花。
  在這裡,紅花和白花不分什麼顯性和隱性。
  皮膚透明的金魚和皮膚不透明的金魚也表現這樣的遺傳情況。這兩種金魚進行雜交,子一代是皮膚半透明的金魚。這種半透明金魚雌雄交配以後,產生的子二代,皮膚有不透明的,有半透明的,有透明的。
  在這裡,也無所謂顯性和隱性。
  人的A血型和B血型可以同時表現,那就是AB血型。這就是說,A血型和B血型彼此沒有顯性和隱性的關係,可是對於O血型,它們都表現出顯性。
  所以具體問題要具體分析,不能一概而論。  


  
  圖3-3-4


  

 
上一頁 b111.net 下一頁
雲台書屋