孟德爾2.00—— 提供孟德爾種種背景知識的第一個巨人

孟德爾從維也納學成後,繼續年少時期的斜槓人生模式,只是從資優生轉為優良教師,這時的他身兼修士/實驗者/物理老師。而這樣的斜槓生活,似乎也延續到研究中。在他約34歲時,展開為期八年的雜交實驗,一共數了近三萬顆豌豆。他首開先例地引入數學來描述和分析實驗結果,試圖從混亂的表象中找出能夠用數學關係表達的規則與機制。而這樣的嘗試,讓孟德爾得以同時站在兩位巨人肩膀上,見識到當代同儕無法理解的遺傳學風景。

撰文|王惟芬

 

●  孟德爾時代的背景知識

孟德爾在維也納大學完成學業後,旋即回到修道院,繼續他在年少時期發展出來的斜槓人生模式,只是其中一個身份從學生轉變成老師,繼續一人分飾著修士/園丁/實驗者/物理老師(敬請期待未來的科學史專欄)等多重角色。這期間,他展開耗時八年的植物雜交實驗,數了近三萬顆的豌豆,最後歸結出有所謂符合分離律和自由分配律的遺傳因子的論點——這也是後人之所以稱他為遺傳學之父的主要原因。

這篇論文無異是在向世界宣告,即使不知實際傳遞遺傳資訊的物質為何,還是能夠以觀察和計數子代性狀來測量和預測這些「遺傳因子」(也就是今日所知的基因)的行為。

這是一項跨時代的創舉,但創意的部分既不是在透過計數、統計和演算,以便從物質與現象中抽離出來,進入較為抽象的原則性思考,以尋求規則與定律的這部分,這樣一種以數學來描述自然的做法(比方說牛頓的F=ma),是一種對掌控自然界律法的追尋,這在自然哲學(Natural philosophy (敬請期待未來的科學史專欄)領域由來已久;這也不是他對於生物受精方式或是遺傳觀念有什麼獨特創見,孟德爾的新意而是結合將這兩者所設計的雜交實驗。

孟德爾的定律確實催生出二十世紀初的遺傳學以及後續的研究發展,不過遺傳學的「史前時代」(敬請期待未來的科學史專欄)並不是荒蕪一片,整個空白,其實他承繼了很多先人的觀念、發現與手法。在孟德爾之前早就有人開始進行雜交實驗,也早就存在有育種和遺傳的概念。而幸好,他在求學期間接觸到的受精知識相當新穎而且正確,不是當時在思考遺傳時,依舊流行著遺傳物質在世代傳承的過程中,會融合在一起的混合理論——達爾文對遺傳的看法也比較傾向這一論調。

1851年在維也納大學就讀時,曾經修過植物生理學教授恩格(Unger,又譯為昂格爾),認識到植物受精的基本知識,而且顯然他也讀過1848年德國生物學家霍夫邁斯特(Wilhelm Hofmeister) 發表的論文,當中描述他在分裂中的細胞核內發現了今日我們所知的染色體。孟德爾研讀過之前進行雜交實驗的植物學家,在他發表的論文中也有提到(如Kölreuter、Gärtner、Herbert、Lecoq 和 Wichura)。

日後,他在論文中確實有寫道:「知名的生理理學家們認為,要達到繁殖,在種子植物中,一個花粉細胞和一個卵細胞會在中會結合成一個細胞⋯⋯成為一個單獨的有機體。」合子是由一個精子一個卵子結合而成,孟德爾顯然認同這個假設,但這個今日大家熟知的事實在當時的學界並沒有普遍的共識,而那是他推導出遺傳定律的整個演算所奠基的一大前提,或許這也是當時孟德爾的論文沒有引起熱烈討論的一個原因⋯⋯

 

 

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王惟芬

文字工作者。臺大動物系、倫敦大學帝國理工學院科技醫療史碩士。日前在巴黎半工半讀,一邊於索邦法式文明課程修習法文,一邊翻譯寫作,在羅浮宮藝術學院旁聽藝術史。曾經謀生處:中研院動物所與生物多樣性中心、葉子咖啡店、總統府、臺大海洋所與臺大醫學院。文字作品以科普、科學史、藝術史、環境科學、遊記及傳記文學等翻譯和撰稿為主。

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