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知识梳理：孟德尔发现“遗传定律”过程中体现的科学思维、科学探究能力

孟德尔是奥地利人，是布尔诺圣托马斯修道院的修道士，在维也纳大学进修了自然科学和数学。他开展了8年豌豆杂交实验，于1865年发现了生物遗传的基本规律，是遗传学的奠基人。这与他丰富的科学思维能力、深厚的科学探究能力是分不开的，体现在以下方面。

1．选材豌豆——真科学

正确选用实验材料，是实验成功的基本保障。孟德尔通过多年的实践观察，发现豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉植物，在自然状态下都是纯种；豌豆具有一些稳定的、容易区分的性状，所获实验结果可靠；花大便于做人工杂交实验；一朵花结一个豆荚，一个豆荚有多粒种子，相同条件下后代的样本数多。选择豌豆做实验材料是孟德尔科学实验、观察和科学分析的结果。

2．循序渐进——守原则

循序渐进是分析认识事物的基本原则，在实验活动的操作顺序中、分析事物的逻辑顺序中、认识能力的发展顺序中都有体现。孟德尔的整个试验工作中贯彻了从简单到复杂的原则。他最初进行杂交时，所用的两个亲本（父本和母本）只相差一个性状。或者更精确些说，不论其他性状的差异怎样，他都只把注意力集中在一个清楚的性状差异上，把其他性状差异暂时不管，只研究一对性状，把一对性状的遗传规律搞清楚后再进一步同时考虑两对或几对性状（下面分析一对相对性状的遗传）。这是孟德尔获得成功的一个重要原因。

3．平行重复——避偶然

平行重复原则是科学实验的基本原则，其目的是防止偶然误差的产生，增加试验的准确性。规律是自然界事物之间本质、稳定和反复出现的必然联系，规律具有普遍性，必须通过大量的数据分析才能发现。孟德尔进行了豌豆大量的平行重复实验，见表1。

在这过程中孟德尔用豌豆做了17610次授粉，得到大量样本，避免了偶然性。体现了孟德尔尊重实验数据和坚忍不拔的科学精神。

4．统计分析——出必然

在孟德尔之前，Kolreutert和Gartner等人也做过植物杂交试验。但孟德尔指出，他们的试验都有缺点：①没有对杂种子代中不同类型的植株进行计数；②在杂种后代中没有明确地把各代分别统计，看每一代中不同类型的植株数；③也没有明确肯定每一代中不同类型植株数之间的统计关系。孟德尔认为真正要解决杂交中的遗传问题，必须克服前人的这些缺点。孟德尔在克服前人缺点的基础上，进行了大量的平行重复试验，获得了大量的实验数据：发现F1都只表现出一个亲本的性状，F2表现出了两个亲本的性状，其统计见表2。

孟德尔曾在维也纳大学进修过数学，有丰富的数学知识，用数学统计分析法来处理实验数据。统计分析法是指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律，形成定量的结论，借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。统计分析法是一种比较科学、精确和客观的测评方法。在孟德尔之前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，最终没有理出头绪。只有孟德尔，借助于科学的统计手段分析杂交数据，终于开辟出一片崭新的天地：用统计分析的方法得到，豌豆7对相对性状杂交实验的F2的显性∶隐性为3∶1，表明3∶1是必然的结果。

5．连续种植——质不同

孟德尔在得出F2的显性∶隐性为3∶1的同时，进行了豌豆7对相对性状的连续种植和观察。以高茎和矮茎为例，如图1所示。

孟德尔在连续种植和观察的过程中获得了大量数据。根据F3的实验数据指出：F2的3∶1中的“3”其实并不同质，实际上包含两种类型，即亲本类型的显性和杂种类型的显性。前者指性状稳定地传给后代，后者指在后代中继续表现分离。在7对性状的F2具有显性性状的类型中，1/3是具有亲本性状的显性，2/3是具有杂种性状的显性。

孟德尔认为：F2实际是出现了1∶2∶1的三种类型，这种比例对以后各代都适用。并建立数学模型：A+2Aa+a（A表示恒定的显性，a表示恒定的隐性，Aa表示杂交体，当时字母仅表示性状的类型）。

6．提出问题——找原因

为什么会出现这样的情况呢？孟德尔根据上述实验现象提出了三个问题：①F1全为高茎，矮茎哪里去了？②F2中矮茎又出现了，说明了什么？③为什么F2中的比例都接近3∶1？

7．他山之石——助建模

如何解释这三个问题，“他山之石，可攻玉”。孟德尔借鉴细胞学说和植物生理学家Unger的研究成果：“植物繁殖时，一个花粉细胞和一个卵细胞结合为单个细胞，同化和形成多个新细胞，长成植物个体”。结合自己的实验数据，孟德尔认为：子代之所以有不同的分化，是生殖细胞的不同造成的。他推测F2出现“1∶2∶1”的原因是来自亲本的花粉和卵细胞不同造成的，并认为2Aa其实包含A/a、a/A两种形式，区别只是父本和母本的来源不同。于是，孟德尔认为“A+2Aa+a=AA+A/a+A/a+aa”，刚好是等量的A、a雌雄