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假说演绎法内容_孟德尔豌豆实验_微博@三思逍遥

孟德尔做了八年琐碎无聊无趣的豌豆实验,是因为他相信,豌豆性状的变化与生物波澜壮阔的进化之间具有内在关联,揭开豌豆的秘密,就能一窥进化的本质。

豌豆性状的变化与生物波澜壮阔的进化之间具有内在关联

通过豌豆实验,孟德尔总结出两项定律和一项原则。

显性和隐性原则

第一定律:分离定律

第二定律:自由组合定律

据说萧伯纳曾拒绝了一位美丽贵妇提出的合作生娃的建议,因为他担心孩子将会继承他的丑陋和贵妇的愚蠢。

不妨让我们假设,美丽和聪明是显性的,丑陋和愚蠢则是隐性的。并且它们位于两对同源染色体上,由单基因控制。染色体Aa(美丽||丑陋);染色体Bb(聪明||愚蠢)。

不妨让我们继续假设萧伯纳是aaBb,贵妇是Aabb。(显性基因很少有纯合的,所以这样假设是合理的)

那么他们的娃中将有一半是聪明的,有一半是美丽的。但你不能简单的说,他们的娃要么是聪明的要么是美丽的,事实上有1/4(1/2*1/2)的娃将是即蠢又丑的。这就是分离定律和自由组合定律所得到的结果。

即聪明又美丽的娃的基因型当然是AaBb,假如发生了德国骨科事件,得到即蠢又丑的娃概率现在就不再是1/4,而是降低到了1/16(1/4*1/4),得到即聪明又美丽的娃的概率则是9/16。是的,也就将将超过一半而已,父母都聪明漂亮,在这种设定下也只有大约一半的孩子能继承这样的优点。(经典9:3:3:1)

显性和隐性原则

看来萧伯纳的悲观,的确有他的道理。

顺便提一句,从古典遗传学家开始,许多遗传学家相信,有性生殖的好处就是得到比如——aabb(既愚蠢又丑陋)这样的替罪羊个体。生物能通过有性生殖方式,将不可避免必然产生的有害突变,集中到单个后代个体身上去,将它献祭给自然选择,从繁衍清单上开除出局,能够维持物种基因库的健康度。遗传学的结论未必让人舒服,因为大自然的运转模式从不考虑人的心情。

孟德尔研究了豌豆的七种性状,这七种性状都很好的满足了分离定律和自由组合定律,尤其是在经典的AdBb的自交实验中,出现了9:3:3:1这样的极有说服力的比例。

豌豆的七种性状满足了分离定律和自由组合定律

而后世又发现豌豆恰好有七对染色体,所以很多人说,孟德尔真是好运到爆。他选择了豌豆最醒目的七个性状进行遗传学研究,而豌豆就恰好具有七对染色体,从而总结出他的一个原则两个定律,岂非天意乎。

其实,这些感叹的人不知道,孟德尔的确运气不错,甚至超过他们感叹的好,因为实际上这七个性状并不真的恰好位于七条染色体上,决定豆荚颜色(绿和黄)和豆子的圆与皱的基因,位于同一条染色体上,那为什么所有两两性状的组合,在计算时都符合9:3:3:1的比例呢?

那是因为,这两个基因相隔遥远,所以总能在同源染色体配对发生重组时,将这两个基因分离的缘故,因此它们将表现得像是位于不同的染色体上,从而实现自由组合的结果。摩尔根实验室用果蝇作为模式生物,建立起了完整的经典遗传学大厦,而基因连锁互换现象,引导出的关键推论则是——基因必然在染色体上线性排列。

基因必然在染色体上线性排列

遗传学家利用这一现象,开始制作不同物种的遗传图谱(连锁图谱),在基因测序技术出现之前,遗传学家就能用这一即复杂又高超的技术,通过复杂的遗传实验设计,不断逼近特定基因在染色体上的大概位置。属于前辈神技的一种。

事实上,染色体的数量远少于基因的数量,因此性状之间的连锁遗传现象是必然出现的,比如人类遗传病中的伴性遗传病就是这样的,由于导致疾病出现的基因位于性染色体上,因此疾病的出现和性别连锁,比如Y染色体上的疾病自然只能从父亲传递给儿子,而X染色体上的疾病,如果是父亲的,则只会传给女儿,不会传给儿子。

不过,对孟德尔的实验结果,后世争论最大的是,他的实验结果太好了,好得不像是真的,1936年著名统计学家fisher指控孟德尔操纵实验数据,不过首先在孟德尔时代,并没有真正的统计学,因此主观操纵是没有的,但是不是在实验初期孟德尔发现了大约3:1的比例后,刻意收集更多数据,直到它符合他心中满意的数据时为止,这事情很难说清楚。

但是,类似3:1的比例,其实在孟德尔同代人的其它遗传学实验中也能见到,只不过唯有孟德尔抓住了这一点,构建出了他的遗传学王国,并通过组合相关的遗传实验来进一步论证和推进他的理论。从这一点上说,孟德尔的实验思想是相当超前的,许多人做实验就是随便做然后观察观察就算完事。

而孟德尔不知不觉间将假说演绎法引入遗传学研究中,这种研究方法,最终在摩尔根实验室找到知音,年轻的遗传学家缪勒,极力提倡孟德尔式研究方法,即应该在有明确的假说指导下去设计遗传学实验,实验的结果要么能证实假说要么能否证假说。

而经由缪勒(侥幸从斯大林铁腕下逃脱性命的美国白左,长期被FBI监控)的大力提倡,如今在遗传学实验以及许多相关衍生学科中,假说演绎法实验设计已经成为标书的标准格式。

这种方法要说有什么弊端,就是伪造数据,强行证明假说是正确的。

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