
如今,格雷戈尔·孟德尔是生物学领域一位受人尊敬的英雄,然而在他生前,他的遗传观念却无人问津。事后看来,人们很容易将他的默默无闻归咎于他的同行,并说他们无法理解他的发现。但这并不完全真实。孟德尔通过豌豆植物实验获得了他的遗传观念。例如,如果他将一种带有皱缩豌豆的植物与一种带有光滑豌豆的植物杂交,下一代只产生光滑豌豆。但当孟德尔培育这些杂交品种时,下一代中的一些又重新出现了皱缩豌豆。孟德尔认为,每个亲本都必须将其因子传递给后代,这些因子不会与另一亲本的因子合并。出于某种原因,只有继承了两个皱缩因子的植物才会产生皱缩豌豆。
为了引起人们对他研究的关注,孟德尔写信给卡尔·冯·纳格利,一位著名的德国植物学家。冯·纳格利回应迟缓,当他回应时,他建议孟德尔尝试从冯·纳格利研究了几十年的植物——猫耳草(Hieracium)——中获得相同的结果。孟德尔尝试了,但失败了。我们无法确定如果猫耳草实验成功,冯·纳格利是否会帮助传播孟德尔的成果,但他们的失败无济于事。
孟德尔去世后,新一代生物学家发现了他的工作,并结合他们自己研究的见解,意识到他确实有些道理。豌豆植物确实会将因子——基因——传递给后代,有时基因会影响植物的外观,有时则不会。孟德尔遗传学(Mendelian heredity)的出现,对遗传学这门新科学的兴起起到了关键作用,如今几乎所有高中生物课都会展示图表,说明显性和隐性等位基因是如何从一代传递到下一代的。孟德尔遗传学也有助于解释新的突变如何在种群中传播——这是进化改变的第一步。
但猫耳草呢?事实证明,猫耳草通常的繁殖方式与豌豆非常不同。成熟的猫耳草不需要与其他植物交配。它甚至不需要自花授粉。相反,它只是产生自身的克隆。如果纳格利碰巧研究的是一种像豌豆一样繁殖的植物,孟德尔可能会更幸运。
猫耳草提出了一个重要的问题——一个今早尤其重要的问题。这是否意味着孟德尔错了?老师们是否应该把他们的孟德尔图表扔进火里?不。孟德尔发现了一个在自然界广泛存在的模式,但不是普适定律。大多数动物,以及许多植物,都相当遵守孟德尔的规则。许多藻类和其他原生动物也具有孟德尔遗传,尽管许多并非如此。许多它们会自我克隆。而在构成大部分生命多样性的细菌和古菌中,孟德尔遗传完全缺失。细菌和古菌经常自我克隆、基因交易,在某些情况下,微生物甚至会融合成巨大的 DNA 块,然后产生孢子。
今天,《自然》杂志的科学家们发现了一个孟德尔遗传的又一个例外。他们像孟德尔一样研究了一种叫做拟南芥(Arabidopsis,也叫欧洲萝卜)的植物,追踪了基因从一代到下一代的传递。他们杂交了两个拟南芥品系,然后让杂交后代自花授粉了两代。正如预期的那样,一些基因版本在几代植物的基因组中消失了。但接着发生了一件奇怪的事:在新生的一代植物中,一些消失的基因又重新出现了。作者认为,这些消失的基因一定隐藏在某个地方——也许是以 RNA 的形式编码——然后又被转化为 DNA。
拟南芥是遗传学的冰山一角吗(恕我拙劣的比喻)?只有更多的实验才能说明。如果这不仅仅是一个偶然事件,它可能在进化中发挥重要作用,与其他一些奇怪的机制一起,例如“适应性突变”,即细菌在承受压力时会提高突变率。但请保留那些孟德尔图表。这些拟南芥植物非常奇特——但并不比猫耳草更奇特。













