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“民科”孟德尔也曾被疑造假 精选

已有 10296 次阅读 2010-7-25 23:24 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 孟德尔, 豌豆实验

讲遗传学离不了遗传定律,讲遗传定律更离不了孟德尔的豌豆实验,这个,在高中生物课本里就有的,只要学过高中生物学,没有不知道孟德尔及其遗传定律的。

出生于奥地利贫穷农家的孟德尔更像个“民科”。其科学经历有不幸的一面,因为他一向被看作是被埋没的天才,他成就的“惊天秘闻”,即生命体内存在某种决定生物性状表现的遗传因子,并且按照一定的规律代代相传,直到他去世十几年后才见天日,被人们广泛接受;但如果他在天有灵,也会发现,他还是挺幸运的,第一,他选对了豌豆作为杂交实验的材料,从而得出了正确的科学结论;第二,几十年后,有三位科学家在世界不同的地方几乎同时发现他的论文,他们互相牵制,以致谁也不能将类似发现的功劳窃为已有,尽管不情愿,也只能将“首发”的荣耀赋予这位修道士同行。

因此,孟德尔虽然活着的时候有些郁闷,但死后总算风光百多年,也算大幸了。

但孟德尔可能不曾想到,伴随着灵魂光环的复苏,关于其实验数据是否造假的问题,一闹也闹了几十年。作为一个死人,也要被活人戳鼻子,同样灵魂不得安生。

学术造假不断被揭露,在中国如此,在国外也不鲜见。当下有,历史上也有,在科学史上,孟德尔豌豆实验,也被说成是一桩著名的公案。孟德尔的豌豆实验,同样没有逃脱被指造假的命运。

孟德尔得出的遗传定律(主要指第二定律)后来被证明有其局限性,但其普适性不仅被随后的大量实验所证实,而且也得到了细胞生物学、分子遗传学证据的支持。但毕竟,孟德尔最终为生活所困,没能入科研正道,而成为一名修道士。想像中多少专家教授都没有获得的辉煌科学成就,最后落到了一个不务正业的“民科”头上,怎么能让专家们彻底服气呢?毕竟他的实验数据未免太过完美,如果没有绝对的偶然性奇迹,几乎是不可能得到的。

于是,人们自然提出,孟德尔得出的豌豆杂交数据是真实的吗?孟德尔有没有造假呢?换句话说,他骗没骗人呢?

看来首先还是要简要回顾一下孟德尔的豌豆实验。

孟德尔成功的秘诀之一是选择豌豆作为杂交材料。由于豌豆的自花授粉习性,保持了它的纯洁性。也就是说,在自然状态下,开红花的豌豆品种,后代也开红花,高杆豌豆的后代,也不会出现矮杆。高杆与矮杆、红花与白花是那样泾渭分明,也就是人们所说的相对性状。

孟德尔把高茎的豌豆与矮茎的进行杂交,结果并不像人们想象的那样出现中茎的,而是所有的都是高茎的。

孟德尔认为,这说明高茎性状对低茎性状表现出了显性,也就是说,高茎性状把低茎的性状给掩盖起来了。高茎和低茎性状是一对相对性状,后来证实,它们是由一对分别为显性和隐性的遗传因子控制的,只有当控制隐性的遗传因子双双存在时,隐性性状才能表现出来,而控制显性的遗传因子只要有一个存在,性状就可以表现了。除了高茎对矮茎是显性性状,圆粒对皱粒、饱满对不饱满都是显性。在生物体内,遗传因子总是代表不同的性状成双成对地存在,称为等位遗传因子,也就是我们今天所说的等位基因。

显性性状的遗传,是孟德尔最初得到的重大结果。然而他的研究和发现远不止此。

从1857到1865年,8年的时间里,孟德尔一直耐心地进行着他的豌豆杂交试验,当第一代的豌豆自花授粉后,孟德尔得到了第二代的种子,第二代种子长成苗、开花结果后,孟德尔继续观察相对性状的遗传表现。孟德尔总共观察记载了7个性状的表现,并将数学统计学用于他的数据分析,终于发现了有价值的遗传规律——分离规律和自由结合规律。1865年,孟德尔根据自己的实验结果,详细地写成论文《植物杂交试验》,并于1866年在布吕恩自然科学研究协会会刊上发表。但遗憾的是,由于当时历史条件的限制,他的发现并没有引起人们的注意。
 
 
 
孟德尔试验结果的总结(F2代结果)  Aaⅹ Aa
研究的相对性状
植物数目
比例
显性(AA,Aa)
隐性(aa)
显性(AA,Aa)/隐性(aa)
茎长:高对矮
787
277
2.84:1
花位:顶位对侧位
651
 
207
3.14:1
豆荚形状:膨胀对收缩
882
299
2.95:1
豆荚颜色:绿对黄
428
152
2.85:1
种子形状:圆对皱
5474
1850
2.96:1
子叶颜色:黄对绿
6022
2001
3.01:1
种皮颜色:灰对白
705
224
3.15:1
相对性状中,前面的代表显性性状。A代表显性基因,a代表隐性基因
 
关于孟德尔实验数据真假的争论,持续了几十年,这中间,人们不断对其当初得出的实验数据提出疑问。比如,1936,群体遗传学创建者之一、英国著名遗传学家和统计学家费歇发表了一篇著名的论文 《孟德尔的工作是否已被重新发现?》,根据孟德尔论文记载的实验数据,用一种叫卡方测验的统计学方法进行验证,发现孟德尔的数据好得令人起疑,对上述的试验也提出了质疑。

也许是上帝给了孟德尔以灵感,或者是受到所掌握的物理学常识的影响,孟德尔对于豌豆性状的遗传研究,采取了一种本未倒置的方法。他首先提出假设,然后依此设计实验,试图用实验验证假设。

当然,最添彩的还是他借助了统计学的方法。但是从实际来看,情况并不那么简单,且不说性状本身的判断不那么容易弄准确,比如种子形状是否皱粒,就很难说得那么准,统计时难免带有主观倾向。更重要的是,孟德尔选择的群体数量并非足够大,误差不可避免。

有人指出:"从概率事件来讲,就某个单株来讲,杂合的二代种子中也许碰巧全是表现为显性性状的杂合体,而有可能被当成纯合体去统计,因为遗传因子无法看到,是纯是杂主要凭主观判断。因此这一“全部接近三比一的过于完美的统计结果”被指不太靠谱,应为二比一更合适。"

其实,以上有人提出的问题,从遗传统计学上来讲,应该不是个问题,我们知道Aa杂合基因的植株自交,F2代的基因型有三种,AA,Aa,aa,其中AA和aa占四分之一, Aa占四分之二,但在统计时,显性纯合的AA和杂合的Aa在外形上难以区分,肯定是合并统计的,也不需要单独统计。这样,就有了显性和隐性比为三比一的统计结果。从科学上来讲,并没有什么问题。
有人认为,显性和隐性三比一的比值更像是主观猜出来的。这个,我认为并没有有力的证据。
 
孟德尔为什么要造假?他的主观倾向是什么?难道一个从小热爱植物学,为生活所迫进了修道院,又顶住各种压力,创造条件,辛辛苦苦做了大量植物杂交试验的“民科”,甘愿拿一些假数据去骗人吗?从主观上来讲,这个结论难以让人接受。客观上也无从说起。孟德尔曾提到,他对某些实验的统计数据并不满意,因此也确实作了重复实验。猜想他最后的统计结论肯定是只收入了他认为满意的数据,可以验证他假设的数据。但由此推断他有意造假,实在有些牵强。
 
更为重要的是,在孟德尔之后,至少有六人重复了他的结果,后来的分子生物学证据也支持了孟德尔遗传定律,因此从实际意义来讲,不停地抓住其实验数据的主观偏差作为打假的依据,也许只会造成一些不必要的混乱。
 
在生命科学史上,孟德尔发现遗传规律,同样被看成是更像偶然事件,因为在他之前,有那么多热衷于植物杂交试验的专家们,面对得到的一堆堆杂交数据,理不出任何头绪,而只有孟德尔,能向前迈进一步,换个角度想问题,选择正确的实验材料,以其敏锐细致的观察力,又借助于科学的统计手段分析杂交数据,终于开辟出一片暂新的天地。偶然中永远包含着必然。

靠着伟大的豌豆实验得出的三比一比例,今天看来,孟德尔作为"遗传学之父"的地位并没有得到动摇。

无论是出于科学求真,还是吹毛求疵,真假之辩将会贯穿于科学发展的始终。



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