孟德爾之謎

孟德爾做豌豆實驗的「本意」是什麼?他想解決什麼問題?他認為實驗的結果是什麼?他的實驗記錄、筆記留下的不多,這些問題的答案,後人大多從論文裡自行解讀。牛頓說自己看得遠,只因站在巨人的肩上,例如笛卡兒。那麼誰是孟德爾的巨人?

撰文|江偉新

繼上學期的「誰是拉馬克?」,這學期王老師帶給我們「孟德爾之謎」。一開始王老師就先提出關於孟德爾的四大謎題。

孟德爾(Gregor Mendel,1822-1884)是每一本生物學教科書都會提到的人物,也是「遺傳學之父」。今年(2016)剛好是他的論文出版的150週年,但是對於孟德爾,我們還知道什麼?科學史上其他的重要人物如牛頓、愛因斯坦、達爾文等人背後都有故事,對於孟德爾,我們卻只知道他是遺傳學之父,不知道他的故事及研究動機。

西元1865年,孟德爾在科學集會上公開宣讀他做完豌豆實驗後寫的論文,隔了一年出版,從論文中後人歸納出分離律、獨立分配律,但是孟德爾花了八年所作的豌豆實驗,到底他的研究動機為何?

孟德爾出生在農村,由於父親是佃農,只有土地耕作權,一星期中有三天必須要為地主工作,扣掉一天做禮拜,僅剩三天是為自己工作,家庭收入很少,所幸居住地資源多,有神父主辦的學校,才能有機會受教育。到了25歲他成了正式的修士,但仍然沒有讀過大學。27歲時他參加了教師資格考試,結果失敗了;後來到維也納大學進修後,34歲時他再度參加了教師資格考試,結果還是沒有通過。他自稱豌豆實驗在1856年開始進行,剛好是第二次資格考試失敗那年。這個時間點讓很多人懷疑,他當時遭受的重大打擊,而他的實驗數據卻是非常漂亮,究竟孟德爾是否真正做過豌豆實驗?這是我們要探討的孟德爾的第一個謎:孟德爾研究豌豆的動機及目的是什麼?

孟德爾的第二個謎是:在他1866年出版的論文中,並沒有提到遺傳學定律;在1866年到1900年這段時間內,他的論文被引用了十六次,一樣也都沒有提到孟德爾定律。所以,到底孟德爾的遺傳學定律是怎麼來的?

孟德爾第三個謎是: 1900年孟德爾的遺傳定律重新被發現。但是在這之前,他的論文也並非完全沒有被注意到;所以「重新被發現」的時空背景是什麼?

孟德爾第四個謎是:在他做完豌豆實驗之後,又用了山柳菊再做一次,卻沒有出現和豌豆一樣的結果。也就是說:連孟德爾自己都無法再現孟德爾定律!

接著王老師就開始為我們解謎。在孟德爾發表了他的論文時,他已經讀過達爾文的物種原始論。他為何要在那個時間發表呢?

我們來看遺傳學的兩個面向:守常與出錯。孟德爾的遺傳學是守常面,達爾文的演化屬於出錯面。守常面是毫無變異的,出錯面是生物產生了變異。達爾文用來解釋演化事實的理論是天擇(natural selection),就中文而言是「老天爺」在選擇,以英文的角度來看是「大自然」在選擇,用這個詞其實很容易引發誤會,不過達爾文的natural selection其實是相對於artificial selection來說的,因為當時對於「育種」(也就是人擇)已經有概念,所以排除掉人為干預後就是natural selection。對於當時的教會來說,他們可以接受演化論是因為:他們認為變異的來源是造物主(神),所以是造物主控制了演化。孟德爾為什麼要發表他的論文?可能是想要反駁達爾文的說法。

在1900年,德弗里斯(Hugo de Vries,1848-1935),科倫斯(Carl Correns,1864-1933)與Erich von Tschermak(1871-1962)重新發現孟德爾的論文。這三個分屬不同國家的科學家,為什麼不約而同的把孟德爾抬出來呢?原來他們都有類似的發現,但因為誰都沒有把握會贏(成為第一個發表的人),於是便將過去孟德爾的理論再度提出,這樣至少其他的競爭者不會贏。他們提出孟德爾的理論,其實是為了取代天擇的演化機制。第一代再次提出孟德爾論文的科學家認為:生物適應和演化沒有關係!他們認為:天擇導致生物適應,而生物適應的結果是演化。因此,到了19、20世紀之交,達爾文提出的理論不再被重視,甚至被宣稱已經壽終正寢。

最後,王老師提到達爾文的理論在歐洲不僅是引發科學革命,更造成了人文革命。事實上,由於西方的文化受到教會影響極深,所有在西方的科學革命,也都同時造成人文革命。不僅是達爾文,再往前十八世紀的化學革命、十七世紀的物理革命、十六世紀的天文學革命,無不引發人文革命;但是達爾文所引發的科學革命與化學、物理、天文學不同的是,達爾文革命並沒有結束,直到現在,他的發現仍然對西方世界持續地發生影響。

後記:由於東西方的不同,為何演化論可以引發人文革命,在互動時間也有同學提出這個疑問。王老師在互動時間中提到,目前在西方其實還是有人不相信演化論,而這樣的人通常在政治上都屬於極右派;葉老師也補充,在美國的一些州,學校課堂上還是不允許教授演化論的!

另外,有同學在互動時間提問關於孟德爾的四大謎題,似乎王老師也沒有全部破解;王老師也認同同學的看法,因為這個題目是最近這幾個月才想到的,要能完全破解這四大謎題,要等收集到夠多的資料再說了!

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日期: 2016/9/30(五)12:00 講師頭銜: 臺灣大學共同教育中心兼任助理教授 主題: 遺傳的故事 講題: 孟德爾之謎 地點: 慈濟大學 H210階梯教室(福田樓2F) 活動照片: 看活動花絮點我