从豌豆实验到噬菌体的发现

19世纪60年代，奥地利著名生物学家孟德尔，通过著名的豌豆实验指出，控制豌豆各种异常形状的遗传物质是呈颗粒状、成对存在的因子。

孟德尔为什么选用豌豆呢?因为豌豆花不等到花瓣张开，雄蕊上的花粉就落到雌蕊的柱头上，完成了授粉作用。而且花瓣裹得很严实，不让另一朵花的花粉有侵入的机会，所以豌豆的自花授粉是一种严格的自交。

孟德尔

豌豆通过严格的自交传种接代，所以各种不同品种的豌豆，都能保持自己的独特的性状。这样的品种通常称为纯种。孟德尔搜集了许多种纯种的豌豆，例如高茎品种、矮茎品种、开红花(紫色花)的品种、开白花的品种，等等。在这里，高和矮是一对性状，白和红也是一对性状。用这样的纯种来做杂交实验，可以得到比较简单的结果。而且对结果作解释可能比较容易。比方说，开红花的豌豆品种跟开白花的豌豆品种杂交，后代的花会是什么颜色呢?是红的呢还是白的?或是其他什么颜色的呢?

孟德尔的杂交实验是这样做的:

当红花豌豆快要开花的时候，他把一朵花的花瓣扒开，摘掉还未成熟的雄蕊，这叫做去雄。然后，用纸袋把这朵只有雌蕊的花套起来，不让别朵花的花粉随风飘进去或者由昆虫带进去。等到雌蕊成熟的时候，他用鸡毛在白花豌豆雄蕊上一擦，花粉就附着在鸡毛上了。这时候，他把套在红花豌豆的花上的纸袋摘下来，把这鸡毛往雌蕊的柱头上轻轻一擦，再用纸袋把花套住，异花授粉，也就是杂交，就实现了。用符号“♀”代表雌性，即母本，用符号“♂”代表雄性，即父本，用符号“×”代表交配，就可以这样记下来:

红花♀×白花♂

1.花粉　2.雄蕊　3.花粉粒　4.花粉管　5.精子　6.花柱　7.子房　8.胚珠　9.卵子

豌豆雌蕊和雄蕊的构造

同样地，可以把红花豌豆的花粉，移到白花豌豆的雌蕊的柱头上面，实现这样的杂交:

白花♀×红花♂

用什么品种作母本，用什么品种作父本，是孟德尔预先计划好的。实验按照他预定的计划，有条不紊地进行。

杂交的结果怎样呢?他发现:不管红花品种作为母本，还是作为父本，把杂交得到的种子第二年种在地里，长成的植株都开红花，没有一个例外。

如果用符号表示实验结果，就是:

孟德尔这样解释:在杂交过程中，红花这个性状对白花来说，就要强烈地表现出来，所以叫做显性性状。那么白花性状在杂交以后是不是消失了呢?孟德尔向自己提出这样的问题。

孟德尔继续进行实验。他把开红花的杂交第一代叫做子一代，记录的时候用子1表示。他让子一代自己授粉，看看结果如何。

第三年，豌豆植株上大部分开红花，还有一小部分是白花。这些后代叫做子二代，用子2表示。记录下来，就是:

孟德尔这样解释:白花性状虽然在子一代中没有表现出来，但是白花的遗传物质并没有消失，在子二代中碰到了适宜的情况，又表现出来了。像这种在子一代中没有表现出来，而在子二代中又表现出来的性状，叫做隐性性状。

这说明了红花和白花两个品种杂交所得到的红花后代(子1)，实际上是个杂种，而不是纯种。在这个红花后代里，既含有红花的遗传物质，又含有白花的遗传物质。

孟德尔认识到:杂交的子代表现出来的如果是显性的性状，它可能含有隐性性状的遗传物质。从亲代遗传下来的性状，不一定都能得到表现。它可能是纯种，也可能是杂种。

但是，杂交子代如果表现的是隐性的性状，它只含有隐性性状的遗传物质，而不可能含有显性性状的遗传物质，所以一定是纯种。如果让开白花的豌豆品种自己授粉，它所产生的后代总是开白花的，没有一个例外。

孟德尔后来又做了许多植物或动物的不同品种之间的杂交实验，都得到了跟红花豌豆和白花豌豆杂交的相同结果。

他让高豌豆品种跟矮豌豆品种杂交，子一代总是高豌豆。第二年，让子一代自花传粉，子二代出现了一部分矮豌豆。

豌豆性状遗传图

他又让种子饱满而圆形的豌豆跟种子皱缩的豌豆杂交，也得到了完全同样的结果。他用豌豆一共进行了7对性状的杂交实验，结果都相同。因此，他认为在相对性状当中，显性和隐性的出现有一种规律，不是什么偶然的现象，孟德尔称它为显性原理。

然而当时并没有引起人们的重视。直到孟德尔去世26年之后的20世纪初，人们才知道了生物的遗传规律，才重新认识到孟德尔遗传学说的伟大和他对生命科学的巨大贡献。

1944年，加拿大的爱威瑞也完成了两种肺炎双球菌的转化实验，证实了脱氧核糖核酸(DNA)是遗传物质。同期的美国细菌学家艾弗里，也证明了有荚膜菌向无荚膜菌提供的就是遗传物质是DNA。以后，人们又进一步做了许多实验，最能说DNA是遗传物质的实验，是噬菌体侵染细菌的实验。

噬菌体

噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种低等微生物。它外形有球形、棒形、扁盘形等多种，但其内部结构非常简单。只含DNA。实验中的噬菌体病毒，外形像小蝌蚪，它的外部是蛋白质组成的头膜和尾鞘，头膜内含有DNA，尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当这种噬菌体侵染细菌时先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上，然后将噬菌体内的DNA全部注入到细菌细胞中，留在细菌外面的噬菌体外壳就没什么作用了。进入细菌细胞内部的噬菌体DNA，利用细菌细胞的营养物质，迅速复制噬菌的DNA，并在其外合成蛋白质，这样许多与原噬菌体大小形状一样的新的噬菌体便被复制出来。当细菌细胞解体后，这些噬菌体被释放出来，再去侵染其他的细菌细胞。这个实验充分证实了，噬菌体的遗传繁殖是通过它体内DNA进行的，证明了DNA是生物的遗传物质。