他的成功你不敢複製-玩轉豌豆的孟德爾
科學家們分學科開會，突然被殭屍圍攻了，
哪一群科學家能幸免於難？
生物學家。
為什麼？
因為有孟德爾種豌豆！
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1985年，美國科學家提出人類基因組計劃，旨在闡明人類基因組30億個鹼基對的序列並破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認識自我。
2001年,人類基因組計劃聯盟在《自然》雜誌上發表大約有66000字文章，宣布人類基因測序草圖完成，成為《自然》雜誌有史以來刊登過的最長論著，在開篇就寫道：
「20世紀初，孟德爾遺傳定律的重新發現指明了探索科學之路，而這也讓人們對於上個世紀推動生物學發展的遺傳信息性質與內容產生了濃厚的興趣。從此以後，遺傳學發展逐漸演化為四個階段，大約每隔25年就會上一個台階。「在第一階段，染色體被正式確認為遺傳學的細胞基礎；到了第二階段，DNA雙螺旋結構成為遺傳學跨入分子時代的里程碑；而在進入第三階段後，遺傳學已經駛入信息高速路的軌道（例如遺傳密碼）。同時人們還發現了細胞讀取基因中遺傳信息的機制，並且根據重組DNA技術實現了遺傳物質的克隆與測序。」
而完成人類基因組測序標誌著遺傳學從此晉級「第四階段」。
這一門意義重大，影響深遠的科學源自一百多年前，孟德爾超越時代的天才假設：遺傳因子，後人改名叫基因。
孟德爾假設遺傳因子是成雙成對的，一個來源於父，一個來源於母，由遺傳因子來決定植物的遺傳性狀。
孟德爾把雜交一代F1能夠表現出來的性狀，如高莖、紅花，叫做顯性性狀(dominant character), 而把F1未能表現出來的性狀，如矮莖、白花，叫做隱性性狀(recessive character) 。 這兩個名詞是中學生物教科書的入門概念。
在相對性狀的遺傳中，表現為隱形性狀的，其基因組成只有dd（用同一英文字母的大、小寫分別表示顯性基因和隱性基因）一種；表現為顯性性狀的，其基因組成有DD或Dd兩種，D和d則稱為等位基因。
基因組成是Dd的，雖然d（隱性基因）控制的性狀不表現，但d（隱性基因）並沒有受D（顯性基因）的影響，還是會遺傳下去。這些後來成為中學生物的重要知識點和考題點，掌握後，你會輕鬆解決一大堆豌豆題和族譜題。
顯性特徵完全掩蓋隱性的特徵, 呈現一致性, 孟德爾稱之為「均勻」(uniform)現象, 後人稱此為生物遺傳的均勻法則(Law of Uniform)或顯性法則(Law of Dominance).
這法則可不止考試時有用,在實操中也是利器。全球第一本遺傳學教科書的作者、劍橋大學生物學家龐尼特(Reginald Punnett, 1875-1967)就應用了顯性法則來探討先天色盲和短指症形成的原因, 從此開啟了醫學遺傳學(medical genetics)的新紀元.
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上篇說過，孟德爾的多項平行雜交實驗今天看起來似乎很簡單，就是讓F1代所開的花朵, 進行異花授粉, 產生第二代雜交種, 他稱為F2。結果是這樣的：
在F2里，親本的兩個性狀又表現出來了。這就是性狀分離現象。由此可見，隱性性狀在F1里並沒有消失，只是暫時被壓制，時機成熟，還是會出來刷刷存在感的。
在F2的群體中，你一定也注意到了, 顯性：隱性之比近似於3∶1。在全部七個性狀表現中，3：1這個比例反覆出現，在生命和遺傳中，這是一個非常神奇的數字。
邁爾（1990）在《生物學思想發展的歷史》一書中評價道，「1：3這個比率在孟德爾之前被植物育種人員發現過許多次，甚至達爾文在他的植物育種試驗中也曾很多次發現這一比率。然而所有這些都毫無價值。直到孟德爾引進了適當的概念並等到魏斯曼引入了補充概念之後才使得孟德爾的分離現象具有更大意義」。
孟德爾和達爾文有很多共同點，他們都是牧師，都熱衷於園藝，都長年觀察豌豆。但相比孟德爾，達爾文的數學功底實在是太low，越low就越對數學持藐視的態度。他有一句對數學無知的名言是：數學之於生物宛如木匠鋪里的剃鬚刀。
孟德爾則能熟練地運用數學，在他之前，從未有生物學家運用過數理統計，經過一番創造性思維後，他提出了遺傳因子的分離假說：
遺傳因子在體細胞內成對存在，在形成配子時，成對的遺傳因子又彼此分離，並且各自進入到一個配子中。雜種F1所產生的不同類型的配子，其數目相等，雌雄配子的結合機會均等。
基因成雙，配子落單。今天的我們讀起來也許覺得理所當然，覺得很簡單，但在當時，這是一個極其天才的想法，是一個深具創造性的假說，是超越時代的非凡設想。
數學的重要性由此體現，孟德爾動用他擅長的數量分析，從敏銳觀察到的3:1現象中, 他天才地推出1:2:1的規律。孟德爾寫道: 「雙顯性與單顯性存在固定性.」
在此基礎上，孟德爾進一步建了個數學模型，在生物史上，這是第一次用數學建模。他提出，用A表示恆定的顯性，a表示恆定的隱性，Aa表示雜合體。為什麼是3：1？, 他推論3是因為AA 2Aa,而 1是雙隱性aa。為什麼是1:2:1？ 因為第二雜交代是 AA 2Aa aa。
這一切推理和假說看起來很完美，但是，還都僅僅是假說。孟德爾還需要繼續不斷地做實驗來驗證，他巧妙地設計了測交法來驗證他的假說。
測交就是讓雜種子一代與隱性類型相交。
按照孟德爾對分離現象的解釋，測交產生的後代高莖（Dd）和矮莖（dd）的比例應為1∶1。
孟德爾做了好幾個獨立的實驗，分別試驗不同的幾對相對性狀，無一例外地得到了近似於1∶1的分離比。
後人也用了無數次的試驗證實了孟德爾的分離假說，它現已被世人所公認，並被尊稱為孟德爾的第一定律「基因的分離定律」(Law of Separation)。
用一句話來概括分離定律，那就是：雜合體中決定某一性狀的成對遺傳因子，彼此分離，產生兩種數目相等的配子，且獨立地遺傳給後代。
孟德爾總結規律: 「所有試驗的結果呈現, 在第二雜交代顯性特徵與隱性特徵, 出現的平均比例為3:1.」
張文亮在《遺傳學之父: 孟德爾的故事》中寫道： 「這是孟德爾定律最著名的部分, 生命的遺傳竟然存在數學的定值. … 物理與化學界的發現, 大到宇宙星球間的萬有引力, 小到原子核內的電子軌道, 直接見證了上帝的創造與安排, 都存在著常數(constants)、定值或固定的比例, 證明這一切都不是隨機產生的. 孟德爾首先證明生命里的遺傳行為, 也存在固定的比例, 生命的存在是有意義、有目的, 不是完全只受大自然的逢機變化所控制.」
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在接下來六年的光陰里， 他又雜交了5-6代豌豆。這位才思敏捷而又嚴謹的天才，又接連進行了兩對、三對甚至更多對相對性狀雜交的遺傳試驗。
在進行了許多次豌豆的兩種性狀雜交實驗後，分析結果顯示，F2表現型比例也總是接近9：3：3：1，於是孟德爾提出下列推論: 「細胞里一定有些因子(factors), 在決定這個現象. 這些因子分別存在卵細胞與精子細胞內, 在受精時, 卵細胞與精子細胞內的因子,能夠自由組合, 共同產生後代的特徵.」
後人將此尊稱為基因的獨立分配定律（孟德爾第二遺傳定律）或者組合法則(Law of Recombination)。
後世的許多生物學家用無數的動植物做實驗，無數次驗證了孟德爾豌豆的遺傳法則，例如：豚鼠的毛色、人類的一些外貌特徵等。 這都驗證了孟德爾的發現確實是「定律」而非「理論」。
基因的自由組合定律是導致生物性狀多樣性的重要原因。 用簡單的數學可以知道，一對具有30對等位基因的生物雜交， F2可能出現的表現型就有2^30 = 1，073，741，824種。人類的基因數量比較少，大約有2-3萬個基因。即使如此，這已經足夠說明理論上為什麼世界上沒有兩片完全一樣的樹葉， 世界上沒有兩個完全相同的人。
就這樣，孟德爾終於獨自揭開了深鎖千年的遺傳學的秘密，而且用最簡單的數學模型揭示了遺傳學的規律，幾千年來深深隱藏在細胞里的生命法則, 終於第一次向人類展現出她的簡單而又神奇。
孟德爾第一、第二定律（分離規律和自由組合規律）是遺傳學中最基本、最重要的規律，和基因的連鎖與互換規律（law of linkage and crossing-over）共同組成遺傳學的三大定律，是遺傳學的開山之作，對於科學和人類都產生了非常深遠影響。
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「科學和信仰之間, 有一塊青翠的草場」 --- 孟德爾
「人類要認識上帝, 首先是透過大自然, 了解大自然的法則.」 -----「現代實驗科學之父」伽利略的這句話賦予自然科學研究神聖的意義與推動力。
美國哥倫比亞大學博雷克（Ernest Borek)教授讚揚孟德爾是:「人類歷史上非常稀有的天才, 將讀書當成敬虔的操練, 將研究生物視為上帝託付的聖職, 結果成為發現生命法則的第一人.」
許多人認為孟德爾是科學史上最孤獨的天才，因為他做出的奠基性突破終其一生未被科學界承認。但孟德爾對「成功」的定義與一般的科學家不同。他寫道: 「我們對於大自然的現象, 可以有各樣的推測, 可以有不同的立場辯論, 但是到末了, 如同巨大的龍捲風掃過, 許多我們視為最好的理論, 都將隨風而去,最後能留下來的, 是那些根基立在永不搖動基礎上的發現.」
孟德爾的座右銘是: 「我經常告訴學生, 要努力地工作、要快樂地學習, 工作中要常存忍耐, 正如聖經所記: 事情的終局, 強如事情的起頭. 存心忍耐的, 勝過居心驕傲的(傳7:8).」 這也是他一生的寫照.
孟德爾孤獨而偉大的一生，是從信仰中獲得支撐的力量。奧地利的生物學家伊提斯(H. Iltis)在所著的《孟德爾的生平》中貼切評述: 「孟德爾從事科學試驗的動力, 來自一個有信仰的人, 將他的信仰投射在工作上.」
孟德爾後來寫道: 「科學家的執著與單純, 會被別人利用、佔便宜.」 又寫道: 「成為科學家有個重要的學習,即使他知道許多事情的黑暗面, 但總是永存盼望.」
在他的最後時光，孟德爾告訴修道院繼任院長弗蘭茲·巴里娜：「儘管我一生經歷過一些黑暗的時光，但我很感激到目前為止，美麗時光超過了黑暗時刻。我的科學工作給我帶來了極大的快樂和滿足; 而且我相信，不久之後整個世界都會感謝我的工作成果和意義。」
在1965年在布倫舉行的百年慶典上，世界這樣感謝孟德爾：
」孟德爾的語言是路德，萊布尼茨，康德和歌德的語言，今天不僅屬於國際科學界，而且屬於我們所有人。」
「孟德爾是一位天才和聰明的學者，一個高尚的人，一個虔誠的基督徒，一個好牧師，他的祖國的忠誠的兒子。」
你點的每個贊，我都認真當成了喜歡
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