史上最孤独科学天才!生前35年无人知,死后齐名达尔文

来源:湖南科技时间:2022-08-15

他出身贫寒,半生穷困潦倒,21岁便披上修士服,断绝尘缘;

他励志成为一名光荣的人民教师,却屡次扑街教师资格考试,最终当了14年客串教师;

他,发现了遗传的奥秘;

他在生前无人问津,孤独而终,却在尘封几十年后一炮而红......

提起今天故事的主角,凡是学过高中生物的几乎无人不知无人不晓,他就是那位让高中生天天数豌豆的孟德尔先生。

孟德尔的故事,说起来是非常励志的。他原本只是个乡村小镇青年,家境贫寒,却通过努力学习完成了逆袭,可谓“知识改变命运”的典型。

然而,和如今的家喻户晓不同,孟德尔生前却寂寂无名,游走在主流生物学界的边缘,只好默默地守护着自己的那片豌豆田。为什么孟德尔的科研工作没有受到当时学术界的重视?他的科学发现又是怎样被人重新拾起的?

人在陋巷,不改其志:从小就是爱学习的孩子

孟德尔最终走上研究植物遗传规律这条路,和童年时期的生活经历有着密不可分的联系。

1822年7月20日,孟德尔出生于原奥地利西里西亚地区一个名叫海因多夫的小小村落中。祖上世代务农,他也从小便跟着父亲在田间劳作,在耳濡目染中,逐渐对丰富多彩的植物产生了浓厚的兴趣。

遗传、本性,这些抽象的概念在孟德尔幼小的心灵中扎下了根,也为他后来的研究方向埋下了种子。

充满好奇心的孟德尔一心向学,希望了解这个世界更多一点。小学班主任老师托马斯.马基塔老师非常看好他,在班主任的劝说下,孟德尔被父母送入更高一级的莱比尼克的中学去上学。

他果然不负众望成了别人家的孩子,各科成绩都获得了“优等”和“超众”的评价,并以全班最佳的成绩从莱布尼克毕业。

而后,他又到靠近波兰境内的特鲁堡念高级中学,还是一如往常的出类拔萃。科学文献馆藏丰富的特鲁堡博物馆更是为孟德尔打开了一扇新世界的大门,极大地满足了孟德尔的求知欲。

然而,与学习给孟德尔带来的快乐相比,家境的贫寒也为孟德尔的求学生涯平添了很多困难。他的学习条件十分艰苦,只能住在一间最偏僻的出租屋里,靠父亲从20英里外的家里送过来的的面包度日。接济不上的时候,就只能忍饥挨饿去上学了。

1838年,孟德尔的双亲连他的学费也无法担负了;屋漏偏逢连夜雨,他的父亲又被一棵倒下的大树砸伤胸部,失去了工作能力,无法再支持他的学业,年仅16岁的孟德尔只好自力更生,一边上学,一边兼职家教。

他靠着微薄的收入勉强维持生活,终于完成了高中学业,来到奥尔米茨学习哲学。这一次,为了筹划学费,孟德尔费尽周折才找到了一个家庭教师的职务,但由于过度劳累、饥饿和营养不良,他又病倒了,不得不回家养好病再继续学业。

面对生活的艰辛,为了不再为生存问题苦苦挣扎,孟德尔已经下定决心成为一名神父,过上安稳的生活。正如他在给朋友的信中所写的:“我进入修道院并非宗教信仰,而是生活所迫。”

他向自己的老师迈克尔.法朗兹教授求助。于是,法朗兹教授给布尔诺修道院写了一封推荐信。1843年,孟德尔进入修道院,道名格里戈尔。

那时的他或许不会想到,布尔诺修道院将是自己献出一生的地方。他将在这里居住;他将在这里进行植物实验,发现植物的遗传奥秘;他还将成为修道院的院长,直至在这里去世。

三考教师资格证而不过:一位客串教师的辛酸史

孟德尔是幸运的。当他第一次进入修道院的时候,时任院长的正是爱好植物的纳普。

纳普在修道院的园子里面栽种了各种树木,形成了一个不大不小的植物园,这个植物园里保存着摩拉维亚地方的几乎所有珍奇植物的标本。另外,纳普也致力于推动农业发展,他曾在布尔诺主持召开全德农业学会会议,并作出过如下发言:

“形成杂种并改良品种的方法总是需要很长的时间,这是因为人们不了解生物的遗传法则的缘故,所以我们今后必须致力于阐明遗传法则的研究。”

彼时,离孟德尔进入修道院还有三年时间。纳普没有想到,正是那个叫作孟德尔的年轻人,实现了他的理想。

而这一切和纳普对孟德尔的帮助也是分不开的。

纳普看到孟德尔沉迷于对自然科学的学习,就派他到植物园里做克拉谢尔的实验助手,一起研究改良品种的方法和与植物遗传有关的进化原理。

后来,在纳普的推荐下,孟德尔又进入齐纳姆高等中学做代课教师。平易近人、和蔼可亲的孟德尔很快受到了学生们的爱戴,但是校方要求他通过相应的教师资格考试才能正式任教。

由于没有接受过系统的大学课程的教育,孟德尔在考试中所给出的回答没有依靠传统的知识术语,导致考官给他打出了很低的分数。

纳普在得知孟德尔考试落榜的原因后,帮助他进入群星云集的维也纳大学对自然科学课程进行系统学习,受到了翁格尔、多普勒、克内尔、芬次尔等科学家的深远影响,从他们那里学到了很多动物、植物学知识、技术和科学的思考方法。

三年留学后,满载而归的孟德尔重回考场,准备一雪前耻,结果却仍然不尽如人意。

拿不到教师资格证,直接导致孟德尔后来做了14年的“客串教师”。但是,是金子总会发光的。正是这样一个屡次没有拿下教师资格证的人,日后却创造了改写我们的生物教科书的奇迹。

种豆南山下,黄绿三比一:豌豆杂交实验

在孟德尔之前,生物学家对于遗传的认识和理解并不比普通人高明多少。

那时的人们都信奉“融合遗传”的说法,认为对性状起作用的是双亲的血液,子代所表现出来的性状是由父母融合或混合而成,子代的性状是双亲性状的折中。比如,一朵红花如果和一朵白花杂交,得到的将是粉色的花。

然而,这种说法是经不起科学推敲的。孟德尔认为,后代若只是简单综合父母的性状,所有生物的性状都趋于相同,明显和绚烂多彩的大自然不相符。

为了验证自己对遗传规律的猜想,孟德尔从1854年开始实验。众里寻他千百度,在先后选择了20多种生物后,通过比较,孟德尔最终将豌豆确立为最合适的实验对象,然后又从中挑选了22种豌豆品种和7对最容易区分的性状。

从1856年起,孟德尔开始了既当月老又当父亲的生涯。八年间,他一共种植了29000株豌豆,不仅细心照料这些豌豆,还将不同类别的豌豆相互杂交,并记录豌豆在种子、豆荚、叶子、茎和花等在生长过程中的性状差别。

和以往的生物学家不同,孟德尔创造性地将数学模型引入到了生物学实验分析之中,这种独创性注定了他能够看到其他生物学家看不到的深层次规律。

他发现,当把黄色种子的豌豆株和绿色种子的豌豆株杂交以后,它们的后代总是黄的;然而再下一代,绿色与黄色种子的比例则是1:3。他又观察了豌豆种子的性状、豌豆花开的位置、豆荚形状和颜色的不同,通过杂交,上述性质也呈现出类似的规律。


分离律和自由组合定律

由此,孟德尔提出了“显性因子”和“隐性因子”的概念,并得到了两个遗传重要定律:一是分离律,决定同一性状的成对遗传因子彼此分离,独立地遗传给后代;二是自由组合律,确定不同遗传性状的遗传因子间可以自由组合,它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。

孟德尔曾经和好友尼耶塞尔谈论过自己的发现,尼耶塞尔听了之后表示,“这些观点若被人们接受,岂不意味着像哥白尼那样带来一场思想领域的革命。”

“隐藏的科学巨人”:被忽视的发现

在反复进行回交实验对得出的结论进行了检验后,孟德尔就植物的遗传规律发表了两篇论文。

孟德尔将自己的论文复印了40份,寄给当时很有名的一些生物学家。然而很多都是石沉大海,只有植物学家耐格里给他回了信,并保持了长时间的通信。

后来,孟德尔在公开场合讲过自己的理论,在报纸上刊登过自己发现的规律,甚至大英百科全书上也有记载,但是都没有引起人们的注意。尽管如此,孟德尔晚年,依旧充满自信地对他的好友尼耶塞尔教授说:“看吧,我的时代到来了。”

然而直到1900年,也就是孟德尔的论文发表了34年之后,孟德尔的预言才成为现实,他的研究成果被3位植物学家重新发现。这件事也由此被学术界称为“孟德尔之谜”。

其实,孟德尔的研究成果的“遇冷”,有孟德尔自身孤军奋战的原因,千里马常有而伯乐不常有,由于缺乏知名人士的引荐,孟德尔发表论文的刊物也只是两个非常不知名的刊物,自然没有得到主流学术界的重视。

也有社会和时代的原因,那个时代对进化论的研究热度远远高于遗传学的研究热度,孟德尔的研究由于太过超前,很少有人能跟上他的思路。直到今天,还有不少人因为孟德尔的实验数据过于完美而对他的实验表示怀疑。

虽然原因众说纷纭,但有一个原因大家的看法比较一致,那就是孟德尔本人并不知道自己发现的就是遗传学理论,他以为自己发现的仅仅是某个物种的杂交规律,因而在论文中几乎没有使用“遗传”概念。正是这一“不足”,妨碍了孟德尔“破土而出”。

一位科学家由此说道:科学中常有发现新事实还是发展新概念的区别,而绝大多数的科学进展是由引入新概念或改善现存的概念而取得的,因为通过概念的改善比经由新事实的发现,能更有效地推进人们对世界的了解。


孟德尔半身雕像

孟德尔,这位超越时代的天才,从无人问津到一步封神,是有其必然性的。

1965年,英国一位演化论专家在庆祝孟德尔上述论文发表100周年的讲话中,说“一门科学完全诞生于一个人的头脑之中,这是惟一的一个例子”。

孟德尔的结论,打破了遗传“混合”说,也为达尔文“演化论”的确立和进步扫除了最大理论障碍,因为根据“混合学说”,生物的性状会因为混合而越来越单一,不存在很多可供选择的性状,因而 “物竞天择”是不存在的。

遗传学和演化论结合,又催生了分子生物学、重组DNA技术,全面改观了生命科学。随着科学家破译了遗传密码,人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。

所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的孤独修道士的名字紧紧相连。

阅读孟德尔的传记,就是阅读一部个人英雄主义的浪漫神话。

 

来源:湖南科技、中国科学报