第二章學生科學試驗製作與發明啟迪3
3.孟德爾豌豆實驗的啟迪
科學發展到今天，人類探索生命運動規律的奧秘，已經不僅僅是認識它，利用它，而且還要改造它，控製它，甚至神話般地創造它。
正是現代遺傳學這門新興的學科，為人類揭示了生物的遺傳規律。它告訴我們，隻要實現生物之間的基因重組和轉移，就有可能按照人類的需要創造出自然界從來沒有的生物新品種。那麼，誰又會想到，這門新學科的創始人竟然是19世紀奧地利的一個普通的基督教神父?置身於宗教法規森嚴的“神”的世界，約翰·孟德爾竟能為“人”創造出未來科學發展的美好天地。從20世紀70年代起，遺傳工程的發展為在新世紀實現人工合成生命物質和創造新生命，開辟了十分誘人的前景。
最早的遺傳意識
中國有句古語叫做“種瓜得瓜，種豆得豆”。子女酷似雙親，雖然不是惟妙惟肖完全相同，但這其中已經揭示了生物遺傳性的存在。人們從古時候就注意到了孩子像父母的這種遺傳現象。例如，年輕的父親沒有白發，也無胡須，其子與他一樣，可是等上了年紀時卻都長出胡須來，變成了白頭翁。這真是不可思議。
長期以來，人們對這個問題的看法眾說紛紜，19世紀對遺傳性盛行的一種解釋是“泛生論”。“泛生論”者認為在雄性體上存在著一種物質，這種物質是遺傳性的載體，叫精液。精液在全身各部分形成並在血管中流動，精液通過雌雄交配進入雌性體。子女酷似雙親，就是因為精液在身體各部分形成，所以也就反映出該部分的性狀。“泛生論”是由亞裏士多德和其他一些古希臘人設想出來的，他們把它作為進化變異的基本機製，他們認為進化是許多世代“獲得性狀”積累的結果；“用進廢退”使身體發生了變化。比如說，體育運動者發達的肌肉，而且這些變化可以傳給子代，隻要在全身形成的精液反映出這些變化，子代的性狀就會表現出這些變化。“泛生論”也為19世紀的一些生物學家所接受。
後來，又有人提出了“種質”學說，這個學說區分了“種質”和“體質”兩個概念，“種質”是指那些性細胞和產生性細胞的細胞，“體質”是指構成身體所有其餘部分的體細胞。在繁殖過程中，“種質”自身永世長存，“體質”隻是作為保護和幫助“種質”繁殖自身的一種手段而附帶地由“種質”所產生。這種觀點與“泛生論”形成鮮明的對照。支持“種質”說的人們為了證實自己的觀點做了許多實驗，雖然這些實驗是很粗放的，但對以後的遺傳學發展有相當大的影響。
現代遺傳學之父孟德爾
遺傳學的基本原理是在19世紀由孟德爾發現的，他是奧地利修道院中的修道士，他的實驗和著作是科學研究的卓越典範，作為一個偉大的科學家，孟德爾的一生將永遠留在我們的記憶中。
在奧地利西裏西亞地區，靠近奧得河上遊有一個小村莊叫海因讚多夫村，村子的最西頭住著安東·孟德爾一家。約翰·孟德爾是這個貧苦家庭中的惟一男孩，安東·孟德爾和羅賽恩夫婦倆視小約翰為掌上明珠，他們指望著兒子有朝一日能出人頭地，擺脫這世世代代都是農奴的貧苦生活。
1833年夏季的一個夜晚，勞累了一天的村民們大多都已酣然入睡。村子裏靜悄悄的，突然，安東·孟德爾的屋子，響起了一陣輕輕的叩門聲。10歲的約翰·孟德爾打開屋門，也驚喜地叫了起來：“是您，托瑪斯先生!”原來，這位麵容和藹可親的紳士是小約翰正在上學的本地拉波尼克初級中學的校長，他是位既富有同情心又富有責任心的優秀教育者。那麼，他深夜來訪是要幹什麼呢?安東夫婦用猜疑的目光看著這位可親可敬的紳士。“孟德爾先生，您的兒子很有天才，我怕我的學校會貽誤他的寶貴前程。”托瑪斯先生墾切地和安東·孟德爾夫婦倆交談著。原來，他深夜來訪的目的是為了說服約翰·孟德爾的父母同意兒子轉到一所當地很有名氣的高級中學——特洛堡大學預科學校去讀書。可是，他們實在太窮了，除了家門口那個小園子以外，他們幾乎沒有一寸土地，平日隻能靠打短工和租種地主家的地來維持全家人的生活。
生長在這個被稱為“多瑙河之花”的美麗村鎮裏，約翰·孟德爾從小就對大自然、對四周圍的花草樹木都產生了強烈的興趣。他的外祖父和父親都是出色的園丁，有一手果樹嫁接和植物栽培方麵的精湛技藝。尤其是父親安樂，除了種地之外，他幾乎把自己所有剩餘時間都花在家門口的小園子裏。從幼年起，孟德爾就跟著父親在園子裏修剪花木，栽培果樹，還種養了好多珍貴的奇花異草。在他幼小的心靈裏，早就埋下了愛惜自然界一草一木的種子，他時常在心裏產生了一個又一個疑問：“為什麼各種植物會有不同的大小、形狀?”“為什麼花朵會有各種不同的顏色?”“為什麼棉花的棉鈴有的狹長，有的短闊?”童年的好奇使他對美妙無比的大自然產生了急於探索的願望。進了托瑪斯的學校後，他對自然科學的熱愛有增無減。
托瑪斯十分喜愛約翰·孟德爾，不僅僅是因為約翰聰明好學，門門功課都是優等，甚至比別人超出很多。根據他對約翰的了解，他確認這個孩子有獨創的特殊才能，他將來會在自然科學方麵創造出奇跡來，將會去探明大自然隱而未顯的秘密。他認為，在那所具有二百多年悠久曆史的預科學校裏，約翰·孟德爾會成長為一名卓越的科學人才，那裏有豐富的自然科學藏書和博物館，優秀的師資和無與倫比的客觀條件將會對約翰今後的前途產生決定性的影響。
19世紀的歐洲，政府和學校都受到教會控製。學校當局隻重視拉丁語、法律和曆史等課程的學習，認為學習自然科學是不體麵的事。而托瑪斯卻是個熱心於自然科學的人，他知道孟德爾從小就聰明過人，勤奮好學，四年就學完了小學的全部課程，一年前是以第一名的成績考入了自己的這所初級中學的。他很快就注意到了孟德爾是個自然科學的天才，他下定決心要把這孩子送到預科學校，去接受更嚴格的教育。
經過校長的勸說和約翰的懇求，安東夫婦最後決定，與其把孩子拴在自己的身邊，倒不如讓他去做自己喜歡做的事情。他們同意了校長的安排，決定將孟德爾送到更高一級的預科學校去讀書。小約翰高興得跳了起來，可是他哪裏知道，父母的這一決定給他們的家裏帶來了很大的困難!事實上把兒子送到學費昂貴的預科學校去念書，安東夫婦實在是難以負擔。無奈，兒子的寶貴前程就是他們的一切希望。他們想盡了一切辦法，省吃儉用隻湊夠了約翰出遠門上學的路費，他們根本無法保證每月寄錢去學校供孟德爾吃穿。
在特洛堡大學預科學校學習期間，孟德爾的生活異常艱苦，他沒有錢，父母也根本沒有錢寄給他，他吃的麵包和牛油還是父母托人從家裏帶過來，他食不果腹，常常遭受饑餓的折磨，但他仍咬緊牙關，靠自己非凡的毅力來努力學習每一門功課。即使這樣，他的學習生活也很難維持下去，貧窮的家境總是沒有幸運的轉機。有一年，他的家鄉遭受嚴重災害，收成很不好，父母為了供養兒子讀書和維持一家人的生活，不得不離家在外服勞役。不幸的是，在勞役中一棵倒下的樹幹將父親打倒在地，正壓胸部，從此孟德爾的父親失去了勞動能力。真是上天不睜眼啊!這樣，家裏再也無法供給孟德爾任何費用上學了。從此，不到十六歲的孟德爾隻得自謀生路，依靠給別人當家庭教師的收入來維持學習。
1840年，孟德爾以優異的成績從特洛堡大學預科學校畢業。在他的畢業證書上，寫著的幾門功課都是優秀。但是，窮困潦倒的家庭根本不可能繼續供他上學，當時的孟德爾多麼想到奧爾米茨大學哲學院繼續深造，攻讀自己喜愛的自然科學和哲學，但是，他因沒有找到家庭教師的職位而失去繼續上學的最後可能。他眼看著其他比自己成績差的同學一個個走進了大學的殿堂。憂慮、悲傷，加上因饑寒交迫造成的極度虛弱，孟德爾病倒了，在床上整整躺了一年。
1841年，孟德爾用了妹妹的嫁妝錢進了奧爾米茨大學哲學院繼續深造，在這裏，孟德爾除了學習自己熱愛的自然科學各門基礎課外，他還同時學習德國古典哲學。在學習中，孟德爾迷戀上了黑格爾的辯證法思想和康德的宇宙理論。兩位先哲的理論對他科學世界觀的形成，起了很大的作用。
兩年以後，錢又用完了，為生活所困，孟德爾含著眼淚離開了學院。命運迫使他隻能走一條路：找一個不必為糊口而日夜操心的職業。
在布爾諾城修道院裏，有一個美麗的植物園，這裏一年到頭草木蔥蘢，花香四溢。這是一個用科學的方法經營的花園，種有許多珍貴的奇花異草。植物園旁邊，還有一個收藏豐富的植物標本室。這兩處地方是修道院的神父克拉塞和泰勒兩人苦心經營起來的。他們倆都是奧地利有名的植物學家。白天，這裏是他們進行花木栽培等科學實驗的場所，夜晚，神父們便聚集在這裏探討各種學術和政治問題。
其實，在這座修道院所在的布爾諾城是該地區科學文化的中心，許多神父都是奧地利頗有名氣的學者。主教納帕是大學教授，對哲學、語言學和數學、生物學等都頗有研究。其他神父也都是布爾諾哲學院或是大學預科學校的專職教師。
1843年9月，修道院裏新來了一位年輕的見習修士。他身材矮胖，額高嘴闊，一雙天真善良的藍眼睛藏在鏡片後麵，總是閃爍著好奇、沉思的目光，他就是約翰·孟德爾。被生活所迫放棄學業後，他感到惟有到修道院工作才能保證溫飽。他給自己取了個教名叫“格裏戈爾”，他下決心在這裏度過安貧樂道的一生。當然，孟德爾的內心十分痛苦，因為他不得不放棄自己所酷愛的自然科學和哲學，而整日裏去攻讀那些枯燥無味的神學，並且清心寡欲地為“上帝”祈禱終生。這年，他隻有21歲。可是沒過多久，孟德爾就比較適應修道院的生活了，這裏的一切遠非想像的那麼恐怖，他的心情漸漸地放鬆下來，他發現，在修道院裏，他不僅不用為生活奔波，亦能擺脫經濟上的困擾，而且同樣可以深造。其實，他十分幸運地跨入了另一扇科學院的大門。修道院裏豐富的藏書、知識淵博的老師，為他創造了如同奧爾米茨大學哲學院一樣的良好環境。他完全可以利用這些條件鑽研他喜愛的自然科學。由於從小對生物的特別愛好，修道院中的那座植物園和植物標本室是孟德爾最喜歡的去處。他的大部分時間都是在這裏度過的。克拉塞神父也十分喜歡這個虛心好學的年輕人，經常向孟德爾傳授植物學和果樹栽培學知識，指導他做植物雜交實驗。就這樣，孟德爾通過名人的指導，再加上自己的勤奮努力，靠自學的方式不遺餘力地彌補了自己知識上的不足。