(1)问题 1:高茎豌豆与矮茎豌豆杂交,后代是怎样的?假设 - 演绎:如果“泛生论”正确,F 1 会获得“高芽球”和“矮芽球”,两种“芽球”融合为“杂种芽球”,F 1 中应该有“杂种芽球”,从而表现出中间性状(不高不矮)。实验:取上述豌豆进行人工杂交得到 F 1 ,发现全为高。分析 - 结论:这显然与实验 1 向矛盾,因此芽球融合的观点是错误的。(2)问题 2:F 1 都是高茎,那么它们体内的“矮芽球”是否消失了呢?假设 - 演绎:如果“矮芽球”都消失,则让 F 1 自交,后代中不会有矮茎豌豆。实验:让 F 1 自交,得到 F 2 ,发现既有高茎,又有矮茎,且比例为 3∶ 1。分析 - 结论:F 2 中有矮茎,而 F 2 “矮芽球”是来自F 1 ,F 1 内的“矮芽球”没有消失。所以 F 1 中既有“高芽球”,又有“矮芽球”。因此,在受精形成 F 1 时,来自双亲的芽球是汇合共存的(而不是融合的)。依 F 1 全为高可知,“高芽球”和“矮芽球”同时存在时,只有“高芽球”发挥作用。(3)问题 3:F 1 中既有“高芽球”又有“矮芽球”,那么,它能形成什么样的生殖细胞呢?分析 - 结论:依 F 2 中既有高茎又有矮茎可知,“高芽球”和“矮芽球”同时存在时,会形成只含“高芽球”的生殖细胞和只含“矮芽球”的生殖细胞。即形成生殖细胞时,不同“芽球”会分离。(4)问题 4:为什么 F 2 高茎∶ 矮茎 =3∶ 1 呢?假设 - 演绎:如果 F 1 产生两种生殖细胞的比例相等。可以推测,F 2 中高:矮 =3∶ 1(表 1)。表 1 由杂种 F 1 形成 F 2的可能情况生殖细胞 “高芽球”花粉 “矮芽球”花粉“高芽球”胚珠高茎 F 2高茎 F 2“矮芽球”胚珠高茎 F 2矮茎 F 2分析 - 结论:因此,F 1 形成生殖细胞时,“高芽球”与“矮芽球”是均等分离的。综上所述,杂合子体内有两种“芽球”,两种“芽球”比例相等,仅有一种“芽球”发挥作用;在形成生殖细胞时,不同“芽球”会发生均等分离进入不同的生殖细胞,受精时,双亲的“芽球”会汇合在一起发育为子代。(5)问题 5:上述陈述是否正确呢?假设 - 演绎:如果这个假设正确,则 F 2 高茎豌豆中纯种与杂种的比例为 1∶ 2;如果让 F 1 与亲代矮茎豌豆回交,则 F 2 中高∶ 矮 =1∶ 1。实验:将 F 2 高茎豌豆自交得到 F 3 ,发现有 1/3 F 2的后代全为高;2/3 F 2 的后代既有高又有矮、比例为 3∶ 1。将 F 1 与矮茎豌豆回交得到 F 2 ,发现高∶ 矮 =1∶ 1。分析 - 结论:由以上自交及回交实验的结果可知上述假设是正确的。将“芽球”与原子进行对比发现:“芽球”的功能与结构特性类似于原子(表 2)[3] 。因此,孟德尔称其为“因子”,后来人们称其为遗传因子或基因。同时,他将高茎称为显性性状(由显性因子控制),将矮茎称为隐性性状(由隐性因子控制)。正因如此,孟德尔才被后人誉为植物学里的拉瓦锡。表 2 遗传因子与原子的比较功能 结构特性原子能控制物质的化学特性在化合和分解过程中能保持本身特性不变因子能控制生物的性状特性在形成生殖细胞(分离)和受精(汇合)过程中能保持本身特性不变(6)问题 6:那么,豌豆的其他性状是否也是由不同的遗传因子控制的呢?这此遗传因子的行为也是如此吗?实验:孟德尔选择了豌豆的其他几对相对性状进行实验,得到完全一样的结果。结论:生物的性状分为显性、隐性,分别由显性因子、隐性因子控制。在形成配子时分离、形成合子时又汇合。两种因子同时存在时,只有显性因子起作用。后来,孟德尔又研究了控制不同性状的遗传因子的遗传规律,并得到基因的自由组合定律。同样,孟德尔的理论也受到一些实验的质疑。例如,紫茉莉的杂交实验发现白花与紫花杂交的后代为粉花,这就不符合孟德尔的理论,反而更加支持达尔文的理论;耐格里(孟德尔的老师)的山柳菊实验也不符合遗传因子理论。3 小结受限于历史背景和各自侧重的实验,为了解释各自的实验结果,不同的学者建立了不同的遗传理论。不管是哪种理论的建立,都源于研究者对已有理论的批判,都建立在对现象的逻辑性解释和实验证据之上,而不是凭空的猜测。理论的建立总是沿着质疑、猜测、实验、反驳、改进的线路进行的。