问题 问答题

为什么孟德尔从他著名的豌豆杂交试验中能推导出遗传的分离定律和自由组合定律虽然从一般的动植物杂交试验中不一定能直接引出这二个定律,但是孟德尔定律对动植物杂交的遗传现象在原则上是普遍适用的,这又是为什么你能举出二个看似不能用孟德尔定律解释,但实质上也服从孟德尔定律的遗传现象吗?

答案

参考答案:

孟德尔之所以从他著名的豌豆杂交试验中能够推导出遗传的分离定律和自由组合定律,主要有以下原因:

首先是孟德尔审慎地选取了合适的试验材料,孟德尔认为“任何试验的价值与用途决定于材料是否适宜于它所用作的目的。”据研究,孟德尔在进行豌豆试验之前,也用别的动植物做过杂交试验,但效果都不理想,最后他用豌豆作为杂交试验的材料。豌豆是一年生植物,易于栽培,有许多可以区分的性状,并且是严格的自花授粉作物,便于进行人工去雄和授粉,结实率高,种子萌发力强。此外豌豆豆荚成熟后籽粒都留在豆荚中,便于各种类型籽粒的准确计数,等等。正是因为豌豆具有这些优点,孟德尔植物杂交试验取得了成功。

第二是孟德尔采用了非常正确的试验分析方法,他把数理分析及数理统计的方法引入到他的试验中。

第三是孟德尔独特的思维方式。以往的杂交学者,在进行两个物种或两个亲本的杂交时,对子代所进行的观察都是笼统的,看它们是倾向于父本,还是倾向于母本,或是介于两个亲本之间。他们观察的往往都是子代整个的性状特征或是许多的性状特征。孟德尔则不然。他一次只观察一对性状的差异,并且对这一对性状的差异进行逐代追踪,结果得出了遗传性状的显隐性和遗传因子的分离规律。在弄清了一对区别性状传递规律的基础上,再观察两对区别性状、三对区别性状在一起的传递,从而发现了性状自由组合或独立分配的规律。这种由简单到复杂、先易后难的思维和解决问题的方法,是孟德尔不同于其他杂交学者的独特的思想特征。

在孟德尔的思维方式中,另一引人注目的方面是他运用了“假设一推理”的方法。孟德尔从自己实验中观察到了性状传递时的显隐性、杂种的分离、不同性状的组合等现象,提出了遗传因子决定遗传性状的假设,同时假定遗传因子在体细胞里是成双成对的,而在生殖细胞中必定单独存在。F2性状的3:1分离比例是由于F1形成1:1两种配子随机受精结合的结果,在两对区别性状的场合,F2的9:3:3:1分离比例也是F1形成4种比例相等配子随机结合的结果。所有这些,都表明孟德尔在试验中充分地应用了“假设一推理”的科学方法。同样,为了检验自己假设的正确性,孟德尔所设计的许多回交测验法和自交测验法,也是他进行“假说一推理”的结果。孟德尔的这种探讨问题的方法,不同于早期的植物杂交学者如盖特纳的方法,他们基本上应用的是“归纳性探讨”,这种探讨的结果只是一些没有任何结论的结果堆积;也不同于像耐格里那样的研究者,他们往往只进行“泛泛的思辨”,而并不检验自己思辨的正确性或有效性,结果陷入主观臆断的境地。当然,孟德尔的假说演绎方法也不是他的首创或独创。18世纪以来,不少物理学家和生物学家都在应用,例如达尔文在研究物种起源和生物进化中都采用了假说演绎的方法,但毫无疑问,孟德尔是成功地应用这一方法的杰出典型。

孟德尔试验成功的原因大体如上所述。当然还有一些主客观因素也是不容忽视的。在主观方面,孟德尔本身青少年时代的经历、他顽强的意志、对科学的热忱、特别是他自己提到的科学“勇气”,对于完成这样一项前无古人的浩大工程来说,不能不说是重要的。在客观方面,修道院里的科学和学术气氛、纳普院长对孟德尔试验的支持和提供方便的种植条件,对孟德尔也是具有很大鼓舞作用的。孟德尔之所以八年如一日成功地完成了这一科学试验,撰写出划时代的科学论文,不能不说与众多因素有关。

虽然从一般的动植物杂交试验中不一定能直接引出这二个定律,但是孟德尔定律对动植物杂交的遗传现象在原则上是普遍适用的,这是因为孟德尔定律具有坚实的细胞学基础。我们知道所有的植物和动物,不论低等的或高等的,都是由细胞构成的。在细胞核中存在着染色体,而基因就在染色体上。每一种生物的染色体数是恒定的,多数动植物是二倍体,也就是说,每个体细胞中有两组同样的染色体,这样两组同源染色体在减数分裂和受精过程中是进行有规律的分离和组合的。而成对基因分别载荷在同源的两条染色体上,所以它们也必然随着同源染色体的行动而进行分离和组合,这就是孟德尔定律普遍应用的原因。

看似不能用孟德尔定律解释,但实质上也服从孟德尔定律的遗传现象,最典型的为不完全显性遗传和致死基因。

1.紫茉莉的花,一些品种是红色的,另一些品种是白花,当这两个品种进行杂交时,F1的花既不是红色,也不是白色,而表现出了粉红色,是双亲的中间型,F2的比例是1红:2粉红:1白。表面上看,不符合孟德尔定律,但实质上是服从孟德尔定律的,这是由于红花和白花杂交后表现为不完全显性,其遗传行为分析如下:

2.1907年Cuenot发现小鼠中黄鼠不能真实遗传,不论黄鼠与黄鼠杂交,还黄鼠与黑鼠相交,子代都出现分离:

黄鼠×黑鼠→黄鼠2378,黑鼠2398

黄鼠×黄鼠→黄鼠2396,黑鼠1235

从上面第一个交配看来,黄鼠很象是杂种,因为与黑鼠的交配结果,下代分离为1:1,如果黄鼠是杂合体,则黄鼠与黄鼠交配,子代的分离比应该是3:1,可是从上面的第二个交配结果看来,倒是与2:1很适合。所以表面上面不符合孟德尔比例,但实质上是服从孟德尔定律的,这是由于纯合黄鼠在胚胎期死亡了。其遗传行为分析如下:

也就是说,黄鼠基因AY影响两个性状:毛皮颜色和生存能力。AY在体色上为一显性效应,它对黑鼠基因a是显性,杂合体AYa表型是黄鼠,但黄鼠基因AY在致死作用方面有隐性效应,当黄鼠基因为纯合体AYAY时,才引起合子的死亡。

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题