第一周 万物千灵，生生不息 | 生物科学史与社会、文化之间的关系
我是七月值日生满天星（江西吉安 • 易鑫），一闪一闪小星星(･∀･)2022年恰已过半，不知道大家的自然之旅和读书计划都实践得怎么样了呢？从建党节开始，接下来的这个月，我诚邀大家一起来欣赏19位科学家奇妙的自然人生故事———《万物千灵，生生不息》
从植物学王子林奈到“生命天书”的解密者桑格，我们会共同度过生命科学领域的“发展进化”周；从科学救国的一代宗师秉志，到中国克隆之父童第周，我们将一览华夏大地的博物学喷薄而出、光芒四射，从分类走向实用；从蝶圣周尧到老虎院士马建章，我们能感受到生灵匠师们的先锋功业，从山野走近山野，也从世界走近世界；从中国植物的活词典吴征镒，到诺奖功勋、青蒿素之母屠呦呦，我们血脉偾张，热烈而感动。
一代又一代的生命科学义士，他们赘续祖国的红色血脉，传递着生命的绿色希望。他们从自然走近自然，用生命诠释着生命，是他们砥砺奋进的担当和勇往直前的信仰，点亮了中华民族的生命科学之光。这束光，不仅照耀了近代中国的历史舞台，也奠基了新中国百年来的命脉根基。随着我国医疗条件的不断改善，生物科学技术在健康领域扮演着越来越重大的作用。老年痴呆、心脑血管疾病、糖尿病等等，面对这些人类健康障碍，干细胞技术、克隆技术，通过器官的再造，为病患的有效治疗带来了新的曙光。面临人口膨胀、能源和资源的匮乏、生态平衡破坏以及生物物种消亡等一系列重大问题，基因工程和生态工程为其提供了行之有效的解决办法。
还有大家很关心的环境环保问题，也离不开生物科学技术的发展变革：特定的植物能高效吸收钙钛矿太阳能电池中的铅，减少土壤的重金属污染；被石油污染的海域，利用特殊的微生物菌株，可以将其代谢转换成短链脂肪酸，排解污染；用生物性材料取代传统的石化性材料，可以大大减少垃圾的产生；利用微生物制作燃料电池，极大地提高了能源利用率，还能处理生活污水。
从研究生命、生物体，到改造自然、改善人类的生产和生活，延伸生命的长度，无数的科学志士在祖国的疆土上斡旋奋战，成就了我们今天的平安幸福。做这样的月主题分享，是我在去年十一月份临时起兴所想的。未能读过相应的专业书籍，但凭凡趣，日常听到的、看到的，或是新闻报道，或是部分文摘笔记，偶有整理在集，时也添之一二谬见，还望各位书友不吝指正。现代科学的奠基⼈弗兰西斯·培根（Francis Bacon,1561—1626）曾说，“读史可以明智。”诚然，作为全国性的优秀自然读书会，了解生命科学发展史，赏味历史与当代的自然传奇人物故事，与19位中外科学研究者神交对话，这无疑将我们引入更为智慧的福地。一切生命的困惑，都源于自然。或许在这个炎天暑月，有那么一位科学义士的故事，正撞你的心怀，解锁了你的心情密码，那我的分享，也是极为幸福的了。接下来每个工作日的清晨6：17，我会准时在线守候，期待与你们共享共读、互伴互动[转圈][转圈]明后两天又逢周末，我就不打扰大家啦，7.4开始，我将如约而至，陪伴大家共同度过这个炎炎七月[太阳]
亲爱的书友们，早上好啊！
休息了两天，大家又开始“卷”起来去赚书费了吧😄今天在分享之前，先给大家看一张100元的纸币，↓这是瑞典克朗纸币正反面。
书友们应该猜到了吧，纸币上的人物就是我今天要跟大家分享的“植物学王子”林奈———卡尔·冯·林奈（Carl von Linné，1707～1778），1732年，他随一个探险队到瑞典北部的拉帕兰地区进行野外考察，在这块方圆不过7401千米（约4600英里）的荒凉土地上↑他一口气发现了100多种新植物，收集了不少宝贵的资料。并在五年后，写成《拉帕兰植物志》出版。众多博物学爱好者对他并不陌生，动植物命名中的“双名法”正是他创立的。
这位伟大的现代生物学分类学和命名法的奠基人，出生于瑞典“北欧花园”之称的斯堪尼↑他家境贫寒，作为乡村牧师的父亲希望他学习神学，长大后也能当一名牧师。但林奈对宗教和校园学习都不感兴趣，他只喜欢在小花园里侍弄花花草草。他的厌学情绪很严重，常常哀叹道，上学就是无休无止地受处罚，教室让人坐立不安。他时刻都盼着去林子里散步，在草地上打滚……可就是这样一个被中学毕业老师评价为“对学习缺乏兴趣、学习不努力、成绩不好、前景不佳”，还被学校退学的孩子，后来成为了瑞典人的骄傲，世界自然史上的“植物学王子”↓
从1727年起，林奈先后进入隆德大学和乌普萨拉大学学习医学，但他仍然只对植物学感兴趣。在大学期间，林奈充分利用大学的图书馆和植物园，系统学习了博物学及采制生物标本的知识和方法。他还发表过一些关于植物学的文章，立志要为地球上所有的动植物和矿物命名。随着大航海时代的到来，许多博物学家远涉重洋，从各大洲采集到大量的动植物和化石等标本，新的生物种不断被发现。每个发现者都根据自己的喜好或习惯来命名，由于没有统一的标准，在学术讨论和发表文章时生物名称常常混乱不堪：一是命名混乱，同物异名、异物同名的现象非常普遍；二是植物学名冗长；三是语言、文字上存在隔阂。林奈在乌普萨拉大学就读时的发现和后来的研究，恰恰顺应了时代的需求。
刚开始和大家提到的这张纸币画面中，正是林奈发现花的“花粉囊和雌蕊”可以作为植物分类的基础。在他之前，生物科学分类一贯采用“人为分类方法”和“自然分类方法”。前者以契沙尔比诺（ Andrea . Cesalpino ,1524-1603) 为代表，他在1583年出版著作《论植物》里第一个提出了“人为分类法”：他认为“根”和“果实器官”应当是植物分类的主要特征，因为它们表明植物所具有的生殖灵魂的性质。苔藓和菌类没有生殖器官只有根，因此它们具有最低下的生殖灵魂，应当放在植物等级的最下层，是植物与矿物之间的一个环节。不久后，约翰•雷伊（ John Ray ,1627-1705，英国）的出现，又提出了新的“自然分类法”：他将“物种”（ species ）作为分类的基本单位，并将物种的概念进行了具体定义———即同种间可以交配繁殖后代，不同种间不能交配和产生后代。各物种间是联系的，有些种是新的变种，它们添补了种与种间的间隔。
也正是基于↑植物“有性生殖”的发现和“物种”概念的提出，林奈创立了“人为分类体系”和“双名制命名法”。他参考了雷伊的“种”的概念，以繁殖方式作为标准进行分类，在《自然系统》一书中他指出：把植物分为纲、目、属、种，雄蕊的数目决定纲，雌蕊的数目决定目，花的特征决定属，叶的特征决定种。植物界分为24纲、116目、1000多个属和10000多个种，动物界分为6纲，即哺乳纲、鸟纲、两栖纲、鱼纲、昆虫纲、蠕虫纲。1735年，在《植物种志》中，林奈为7700种植物和4400种动物用双名法命名，并逐一归纳到他的分类系统：其中第一个名字是属的名字（属名，斜体），第二个是种的名字（种加词，斜体），属名为名词，种名为形容词，例如：形容物种的特性，或者也可以加上发现者的名字（正体），如：（三个种名不同而属名一致）
“活化石”银杏↑学名（Ginkgo biloba L. ），其中Ginkgo 就是属名，名词；biloba是种名，形容词；第三个字母，则是命名人姓氏的缩写，L.为林奈（Linne）的缩写。他以波安(Bauhin)兄弟的姓氏拉丁化命名了羊蹄甲属植物（热带地区家喻户晓的观赏树木“红花羊蹄甲”↓世人俗称“紫荆花”，就是该属的一个种），用两裂片叶，来怀念毕生钟爱植物与大自然的16世纪瑞士这兄弟俩。
他还将一套从中国定制的瓷杯上，自己最喜欢的一种粉色小花植物命名为“林奈”，那是一种不起眼的小草，但生命力旺盛。这位可爱的植物学王子，还曾养蚕缫丝织绸，也试图在瑞典种植茶树。作为治愈令人色变的疟疾良药青蒿，林奈于1753年就赋予了它神圣的拉丁文名字Artemisia annua。蒿属植物的拉丁文名Artemisia取自“古希腊女神”阿耳忒弥斯（Artemis）的名字，阿耳忒弥斯恰是自然之神。自然分类系统和“双名命名法”为我们记录、区分不同物种提供了重要工具和方法，为了纪念林奈，瑞典建立了林奈博物馆和林奈植物园，瑞典林奈学会成立于1917年。至今，他的分类法还在影响着我们。咱们群里的小樟老师，正是将分类的思想应用到了自己生活的方方面面，从日记图库整理到日常工作方式，他都建立了一套自己独有的分类体系，也很值得我们学习借鉴。小樟分类得益于植物标本数据库启发，确实受林奈影响。分类在植物学中应有广泛，在其他学科也广泛应有。比如化学，分类的意义好像一堆混合物中化学品的分离，获得一个个纯洁的化学品。学科的分类也是一种分类。分类帮助我们建立起认识的数据库，比如读书群各路大神：有个人植物数据库，有个人早餐数据库，有个人图片数据库，有个人记忆数据库。我们的读书群里广泛流行小豆本形式，也是一种分类方式，构建了小型的数据库。@程肖帝(樟)-杭州 把分类法的应用发挥得淋漓尽致呀[强][强][强]这么说我一下想到了超妈妈的小豆本，也是个宝藏数据库哇夏艳：学习了，我记录下来，作为自己学习的一个资料。
亲爱的书友们，早上好呀😊今天继续给大家分享科学人物故事。
“他在一棵大树的树皮上发现两只罕见的昆虫，连忙用两只手各抓了一只。正在这时，又飞来一只更加稀奇的虫子，这个人急中生智，连忙把右手中的虫子放进嘴巴，腾出手来抓住那只飞虫。尽管虫子在嘴巴里乱蹦乱跳，甚至分泌出又辣又苦的液体，他却紧抿着嘴唇……”
这个把虫子放进嘴巴的人究竟是谁呢?
他就是影响了19世纪“人类三大发现”之一的达尔文，查尔斯•罗伯特•达尔文（Charles Robert Darwin，1809～1882）今天我要和大家分享的正是这位“进化论之父”的传奇自然之旅———贝格尔号军舰上的五年环球科考。他在自己老年回忆道，“小猎犬号环球科考是我一生中最重要的经历，并奠定了我整个学术生涯。” 小猎犬号，也就是“贝格尔号”，达尔文在日记中曾这样写到“’贝格尔号’之旅是我一生中最重要的事件，决定了我的科学生涯。我在登上“贝格尔号”的时候只有22岁，这次考察让我产生了满脑子的问题。刚到南美，我看到草原上的犰狳，与几百万年前的雕齿兽化石的形态构造十分相似，却又不完全相同，难道它们来自同一个祖先？”译林出版社新版彩图全译本《小猎犬号航海记》，详细地记录了达尔文的这段传奇自然之旅。它不仅记载了达尔文所访各国的博物学新知，而且描述了那里的地理风貌、风土人情以及达尔文本人的心路历程。《小猎犬号航海记》中主要是关乎生物多样性、动物行为和地质时代，关于自然界的奇异和壮美以及微小变化的长期积累带来的可能性。在达尔文的眼里，自然界里所有庞大的、奇异的、美妙的、貌似经过“设计”的东西，都是偶然机遇加上漫长时间的结果。而这一“彻悟”，则恰好是他的伟大理论“进化论”之母。
透过他年轻时清新的文字，我们能够“听取蛙声一片”：白天的炎热退去，坐在花园里静静地看黄昏没入黑夜，如饮甘饴。这里大自然遴选的歌手比欧洲的更卑微一些。一个雨蛙属（Hyla）的小家伙，坐在离水面一英寸的小草叶上，送来悦耳的叫声。几个在一起时，它们就来一个多部合唱。我颇费了一番工夫才逮住一个做标本。这一属的雨蛙脚趾端有小吸盘，我发现它能爬上完全竖立的玻璃板。各种蝉和蟋蟀也噪声不断，但因离得比较远，倒也不难听。每晚天一黑，它们的大型演唱会就开幕了。我经常坐在那里聆听，直到我的注意力被飞过的一些稀奇古怪的昆虫吸引去。通过达尔文的眼睛，我们还能看到萤火虫栩栩如生的场景；你能够用眼睛死死地盯着几只鹰，目不转睛地观察它们长达近半个小时吗？达尔文能做到。观察，是科学家们（尤其是博物学家和生物分类学家们）的看家本领，一如京剧演员在戏台上走圆场是唱戏的基本功。哈佛大学比较动物学博物馆的奠基人阿格塞，曾让他的学生们拿着一条鱼，对其外表观察一整天，并做描述，班上的大多数学生都没有通过这一关。然而，并非所有的观察都是那么令人厌倦的，达尔文这样写到：落日辉煌无比，此时安第斯山谷一片黝黑，雪峰却散发出一种红宝石般的光彩。天黑后，我们在一个小竹亭里点起了篝火，把干牛肉片烤上，再喝点马黛茶，非常舒适安逸。这样的露天生活有一种难以言表的魅力。夜深人静，偶尔能听见毛丝鼠刺耳的尖叫、夜鹰若有若无的哀啼。除此之外，这些干燥、炎热的山区里鸟很少，连昆虫都不多。
贝格尔号途经大西洋、南美洲和太平洋，沿途考察地质、植物和动物。一路上，达尔文做了大量的观察笔记，采集了无数的标本运回英国，这为他以后的研究提供了第一手资料。五年之后，贝格尔号绕地球一圈，回到了英国。航行旅途之中，达尔文饱受疾病痛苦困扰。1833年10月，他在阿根廷患上重烧。1834年7月，从安第斯山脉返回瓦尔帕莱索的途中，他再次倒下，并在病榻上度过一个月。但达尔文总是坚持他的科学考察。在勘探环游期间，达尔文将三分之二的时间花在了陆地上。他仔细地记录了大量地理现象、化石和生物体，并系统地收集了许多标本，它们中的许多是科学上的新物种。每隔一段时间，他将航行中收集的标本与记录这些发现的信件寄回剑桥大学，很快他就成为了一个享有盛誉的博物学家。大家如何也想不到吧，他在大学时可是雇佣人为他擦皮鞋的纨绔子弟呢。
在环球旅行中达尔文的许多详尽的勘探记录显现了一个理论开创者的惊人天赋，并成为了他后期作品的理论基础。当旅程的第一站抵达圣地亚哥佛得角的时候，达尔文注意到，该地火山岩峭壁的高处有一条白色的沉积层，内有许多裸露的珊瑚与贝壳碎片。这给予了达尔文思考岛屿地质史全新的视角，使他决定写一本关于地质学的书。在巴塔哥尼亚，他看见次级而上的分布着圆石与海贝平原，它们其实是被抬高的海滩。在经历了智利的地震后，他发现贻贝的床基高高地搁浅在潮汐之上，这显示陆地已经被抬高了。在安第斯山脉的高处，他发现化石树矗立在一片沙滩上，周围分布着海贝片。在贝格尔号勘探了科科斯（基林）群岛后，他推论这些珊瑚环岛，是形成在下沉的火山之上的。在南美，达尔文发现并挖掘了一些已灭绝的巨型哺乳动物化石，其中相当一部分并不处于有剧烈天气变化与灾难发生迹象的地质层里。而一个动物的头盖骨在他看上去竟似乎是非洲犀牛的。此外，他判断一些动物甲片来自于该地区一种常见犰狳体积两至三倍大小的史前巨型犰狳身上，这使得原本言必称《圣经》的神学毕业生、正统的基督教徒的达尔文困惑不解。环球航行完全改变了达尔文，当他返回英格兰时，他完全抛弃了基督教信仰，并逐渐成为不相信上帝存在的怀疑论者和理性主义者，而其出发点，就是对“一切生物都是由上帝创造”的信条的怀疑。这也为他后来的集大成著作《物种起源》中论述生物演化和生存竞争提供了有力的基础。贝格尔号之旅结束后，达尔文带着几千页的观察笔记、几千种物种标本回到英国的家乡，几年后在伦敦东南郊外唐恩村的一处花园别墅安居下来，并在那里养儿育女、种植花草、研究著书40年，直到1882年4月21日生命的最后一刻。这栋房子的花园和温室、周遭的草坪和林地乃至地窖和走廊，都成了达尔文的田野观测站。他曾在门厅里放着青蛙卵、在地窖里放着种子、在“蜗牛饲养场”挂着鸭脚、在显微镜下放着分成小块的花卉、在自家制的鸽棚养着鸽子。他做各种各样的实验来验证其标志性的进化理论，而且不借助专门的设备。通过这些实验结果，他探索自然规律，为《物种起源》和其他分水岭著作的革命性论断提供了依据。《物种起源》一书中提出了一个又一个令人震惊的论断，让人目不暇接：生命只有一个祖先，因为生命都起源于一个原始细胞的开端；生物是从简单到复杂、从低级到高级逐步发展而来的；生物在进化中不断地进行着生存斗争，进行着自然选择……如今，这些观点已成为人尽皆知的常识。它的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上，以全新的生物进化思想推翻了“神创论”和“物种不变”的理论，使得19世纪绝大多数有学问的人对生物界和人类在生物界中的地位的看法发生了深刻的变化。所以，《物种起源》的出版，在欧洲乃至整个世界都引起轰动。它沉重地打击了神权统治的根基，轰开了人们的思想禁锢，启发和教育人们从宗教迷信的束缚下解放出来。现在，达尔文的《物种起源》一书成了生物学史上的经典著作。
粗略地了解过达尔文的科学故事，给我最大的启示是他的工作观———“完成工作的方法是爱惜每一分钟”。他分析自己的科学研究事业时说“我能成为一个科学家，最主要的原因是：对科学的爱好；在长期思索任何问题上的无限耐心；在观察和搜集事实上的勤勉；一种创造力和丰富的常识。” “我在科学方面所做出的任何成绩，都只是由于长期思索、忍耐和勤奋而获得的。”他对大自然有着深切的理解“只有服从大自然，才能战胜大自然。”而且，与那些将科学事业当作生命的全部的科学家不同，达尔文从不因为科学而伤害更重要的东西，因此他告诫人们：“不要因为长期埋头科学，而失去对生活、对美、对待诗意的感受能力。”最后我想用美国诗人伊丽莎白·毕肖普的一段话来总结今天简化的分享：我确实崇拜达尔文！当你阅读达尔文，你敬佩他从无尽的、英雄般的观察中所构建起的美丽的、坚实的理论框架，几乎是下意识地或自动地———然后，突然释放。你会感到他工作的奇特，看到一个孤独的年轻人眼睛死盯着事实和不起眼的细节，沉湎于眼花缭乱的未知世界。人们在艺术中所寻求的也是同样的东西，这种东西是创新所必备的：一种忘我和无用的专注。[握手]复旦大学有位哲学老师曾说“自由而无用”，是我们当代年轻人很缺乏的一种精神品质。我想能够做到达尔文那样，忘我的自由，无用的专注，也许我们这个时代会更加万象多姿，而不是被精英式的功利主义不断吞没。
亲爱的书友们，早上好呀😊昨天给大家分享了生命科学领域的巨擘达尔文，他的《物种起源》划时代地开创了“进化论”，回答了“生命从哪里来的问题”———物种是经过长期的自然选择进化而来。可是“有一个白种人的女子嫁给一个黑种人，他们的子女是白色的，但到了孙儿那一代之中，又有黑色的。那么，他们白色的子女中，如何藏着黑色的血统呢?”达尔文的进化论，也无法准确地回答这个问题。那又是谁，第一个正确解答了这个2000多前亚里士多德提出的科学问题呢？
这就是我今天和大家分享的格里哥•孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822～1884）：现代遗传学的奠基人。孟德尔出生在素有“多瑙河之花”美称的奥地利，从小就跟着父母和姥爷，要干很多活儿，比如种植、嫁接果树等，村里人也都爱好园艺，这样的环境，使得孟德尔从小就对植物培育有着异乎寻常的好奇心。他聪慧、勤学，还曾跟着一个在他故乡开办果树培训班的人学习过，指导当地村民培植和嫁接不同的植物品种。上学后，孟德尔的每门成绩也是很优良。但因为家庭贫困，21岁时，他就被送到奥地利布龙城(即现在捷克的布尔诺)的修道院里当修道士。25岁时，当上了牧师。他刻苦好学，29岁时又被送到维也纳大学读书，系统学习了物理、化学、数学、动物学和植物学。在那里，他受到了多普勒、依汀豪生、恩格尔等诸多大师的影响。和著名的数学家、物理学家依汀豪生的相处，让他意识到数学对科学问题的研究有着非常重要的作用。恩格尔是细胞理论发展中的一位重要人物，由于否定植物物种的稳定性而受到教士们的攻击。不过孟德尔从他那里接触过“细胞是动植物的有机体结构”的观点，以及他对遗传的看法，都给孟德尔之后的实验设计很大的启发。31岁从维也纳大学毕业后，孟德尔又回到布龙城莫勒温镇修道院当牧师，随即被委派到布吕恩技术学校，任物理学和植物学的代理教师14年，后来被升为修道院的院长。在修道院的工作是清闲的，而酷爱科学的孟德尔是一个闲不住的人。修道院有个后花园，孟德尔一有空，就沉醉在那里。他很喜欢植物，在后花园栽种了豌豆、菜豆、玉米、野豌豆、耧斗菜、龙头花、山柳菊、洋莓、毛蕊花、紫茉莉等等，简直成了植物园。他还喜欢蜜蜂，也饲养过小白鼠。从1857年起，孟德尔花了8年时间，在他的后花园研究“豌豆杂交”，当时修道院对“杂交”是严加禁止的，他只能悄悄地进行试验。
豌豆是一种严格自花传粉的植物↓它的雄蕊被花瓣包围，将外来的花粉拒之门外。另外，豌豆易栽培，生长期短，且具有容易识别的各种相对形状↓非常适合作为实验样品。
然而，孟德尔却对豌豆进行了杂交———人工地把一种高个儿的豌豆，与一种矮个儿的豌豆杂交↓把得到的杂交豌豆种下去，第二年长出高个儿豌豆。孟德尔让这种高个儿豌豆自花授粉，结出种子。第三年，这些种子成长之后，出现了一个有趣的现象：有的长成高个儿，也有的长成矮个儿，高矮的性状总是接近3：1↓这些豌豆经自花授粉，得到了种子。接着，孟德尔在第四年，又将种子播种。这一年，出现了更奇特的现象：那矮个儿种子，长出来的都是矮个儿。那高个儿的种子，除了有1/3长成了高个儿外，剩下来的仍以3：1的比例产生了高植株和矮植株的豌豆。
这种现象，与2000多年前亚里士多德观察到的现象很类似。孟德尔继续深入研究，他认为：豌豆植株高度有高茎和矮茎的区别，是由于豌豆中存在着两个独立的因子（后来，在1909年，丹麦生物学家约翰逊把它称为‘基因’），记作D和d：一个（D)使豌豆长成高茎，一个(d)使豌豆长成矮茎。在纯种的高茎(DD)或矮茎(dd)的豌豆中，两个因子是相同的。因此，当纯正的高茎豌豆与纯正的矮茎豌豆杂交时，从纯种高茎中取出一个因子（D），与纯种矮茎中的一个因子（d）结合，形成的后代是由高矮两种因子（Dd）组成的。由于高茎因子是显性的，矮茎因子是隐性的，所以后代的植株全部显示高茎特征。即高茎因子在前台演出，而矮茎因子躲在后台做准备，并不显露出来。等到将第一代的杂交种子（Dd）种下，并让其自花传粉时，一棵杂种植株的高茎因子（D）和矮茎因子（d）分离，与另一棵同样杂种植株分离的因子结合，于是出现了四种结合方式：高高（DD）、高矮(Dd）、矮矮(dd）、矮高（dD）。由于高茎因子是“正式演员”，只要有它在场，作为“替补演员”的矮茎因子就退到台后。考察这四种情况，只有“矮矮”这种情况中，“替补演员”才有崭露头角的机会，豌豆植株因此显示矮茎特征，其余三种情况豌豆植株都显示出高茎的特点，所以在这一代豌豆秧中就出现了高矮3：1的比例。
发现了↑一对相对形状的遗传规律后，孟德尔并没有满足于已取得的成绩就此停步，他又开始了一项更繁琐的研究：同时考察两对性状植株进行杂交的情况。他同时考察豌豆的种皮颜色和种粒形状。他选择圆形黄色和皱形绿色种子的植株进行杂交↓结果第一代收获的全部是圆形黄色种子。这说明圆形因子相对于皱形因子是显性的，黄色因子相对于绿色因子是显性的。然后，他将收获的圆形黄色的种子种下，除了得到最初的两种类型圆形黄色和皱形绿色外，又出现了两种新类型：圆形绿色和皱形黄色的种子。这说明不同对的遗传因子自由组合，而且机会均等。
孟德尔把自己的这些发现和解释，很详细地写成论文，抄寄给瑞士的植物学家内格里。然而这位权威人士很看不起一位牧师在后花园里进行的试验，他认为孟德尔只是“依靠经验而不是依靠理智”。内格里淡漠的态度，对孟德尔打击很大，修道院同事们也更加起劲地对他冷嘲热讽。1866年，奥地利的一家地方杂志，总算同意发表孟德尔的论文。然而，这篇开创性的论文，还是没能引起人们的注意，依然在图书馆里沉睡着。直到1900年，荷兰植物学家德伏里斯、德国植物学家柯灵斯、奥地利植物学家哲尔马克各自在不同的国家，进行着类似孟德尔的实验，并在这一年都写成了论文。在发表论文之前，他们都去查阅了一下论文索引，看看别人过去有没有研究过这种现象。结果三个人不约而同地查到了孟德尔那篇被人遗忘多年的论文。他们都非常震惊———孟德尔远在他们之前，竟然已经如此深入研究了遗传现象。1900年，这三位科学家的论文都发表了。他们在论文中都提到了孟德尔的那篇论文，并且都十分谦逊地自称是“证实了孟德尔学说”———分离定律和自由组合定律，把孟德尔誉为“遗传学的奠基人”。如果你注意观察任何一个家庭的全家福，就会发现，孩子和父母之间、兄弟姐妹之间，长相上总有那么一些相似之处（最近热播剧《梦华录》，神仙姐姐刘亦菲再上热搜，她的颜值和她妈妈近乎神似↓）。这并不是偶然现象，而且不止是长相，父母和子女、兄妹之间，甚至性格上都有相似之处。并且有亲缘关系的个体间具有相似性与差异性……这些在自然界其他生物体中也广泛存在的现象，都得以被孟德尔遗传定律合理地解释了。
“性状并没有融合，……没有像水一样地奔流，没有冲淡，而是以未变的方式保留着，分配到不同的后代中去。”孟德尔的科学发现不但否定了希波克拉底以来流行不衰的泛生说，推翻了拉马克的获得性遗传说，而且驳倒了杂交淹没效应（swampping effect）和融合遗传（blending inheritance）理论，成为了达尔文自然选择学说一个有力的支柱。人们惋惜地说：如果不是内格里的压制，现代遗传学可以提前34年受到人们的重视，而孟德尔本人也可以在这方面做出更大的贡献。有人感叹说道：在历史上，有多少个像孟德尔那样的科学人才受到压制或没有被人所重视，默默死去，那更是令人惋惜！孟德尔终身未婚，把研究的豌豆当作自己的“儿女”。正如他向内格里报告他的发现的热情时所说，“从春至秋，我的兴趣每天都焕发一新，我所必须付出的对试验区的精心管理劳动因而也就得到了充分的报答。除此而外，通过我的试验，如果我在加速这些问题的解决上有所成功，我将会双倍的高兴。”在历史长河中，像孟德尔这样热爱科学、具有献身精神的人才还有许多，而他的遗传定律，也为后续生命科学领域更为深刻的发现奠定了强有力的基础。
七月七日：
沃森-克里克——遇见双螺旋的生命之根（DNA）
亲爱的书友们，早上好呀😊
昨晚我们跟随丸子仙女轻灵的脚步，云赏了世界各地的奇幻花园后悠悠入梦，晨曦载曜，此刻在分享之前，我也带大家一同去欣赏一座神奇的“空中花园”咯～
不知有没有书友去过这里？号称“亚洲第一扭”的台北新地标———陶朱隐园，这是一个超级吸碳建筑，它开创性的可持续生态设计，打开了“人与自然和谐共生”的一条通路，创造出一个城市垂直绿肺。这“像有人居住的树一样的城市”，大家猜猜看，它的设计灵感来自于哪里呢？
1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了美国的詹姆斯•沃森（James Watson）和英国的弗朗西斯 • 克里克（Francis Crick）在英国剑桥大学合作的成果———DNA（脱氧核糖核酸 deoxyribonucleic acid）双螺旋结构的分子模型，这正是↑建筑设计的灵感来源。
从达尔文的“进化论”到孟德尔的“遗传定律”，生命科学研究者们越来越关心“生命的本源”问题。从“薛定谔的猫”到薛定谔的“一切生命”，物理学家埃尔温 • 薛定谔（ErwinSchrödinger）也在他的《生命是什么？活细胞的物理学观》 一书中提出“是什么，让生命系统似乎与已知的物理学定律相悖”的问题。前人们的这些发现和困惑，启发了沃森和克里克等物理学家投身生命科学的研究。20世纪40年代末，也有一些科学家代表，在研究DNA的晶体结构：在英国伦敦国王学院（King's College）工作的威尔金森和富兰克林等科学家，以及在美国加州理工学院的科学家鲍林等。沃森于1947年毕业于动物系后不久，受薛定谔的《生命是什么？》小册中思想的影响，对遗传学产生了兴趣，到“噬菌体小组”核心成员卢里亚的实验室里，研究“X射线对噬菌体增殖的影响”，1950年获得博士学位。1951年，听了威尔金森关于“DNA晶体衍射分析”的报告后，沃森决心从事“X射线晶体衍射分析生物大分子”的研究。经卢里亚的介绍，1951年秋到英国剑桥大学从事相关的研究工作。克里克在第二次世界大战前已是物理系的研究生，战时从事防御鱼雷袭击的军事科学研究。战后，机缘之下也受薛定谔小册中的思想影响，也由于能否用物理学和化学去解释神秘的生物学领域的问题激励着他，决心用自己的物理学知识去研究生命科学。1949年他到了剑桥大学，作《多肽和蛋白质的X射线衍射分析研究》博士论文。两人就这样在剑桥的同一个办公室相遇了，经常讨论学术问题，他们都认为解决“DNA分子结构”是打开“遗传之谜”的关键。
沃森和克里克开始合作从事DNA分子结构的研究，并且和威尔金森、富兰克林有过几次重要学术交往。1951年11月，沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细报告：湿度对DNA分子晶格衍射有影响，湿度低时DNA分子之间的距离近、密度大；DNA呈螺旋型，其中磷酸根基团暴露在水中。利用富兰克林等人的分析数据从分子模型的建立着手，很快，沃森和克里克就提出了一个“三股螺旋”的DNA结构设想，其中还错误地把亲水性的磷酸基团放在螺旋的内侧。他们认为：四种碱基的形状和大小很不相同，由碱基序列排成的多核苷酸长链肯定是很不规则的。然而，从衍射图上看，DNA的确是一个很规则的晶体，而这种规则性肯定来自规则的分子结构。因此，他们没有用碱基，而用糖-------磷酸作为螺旋的骨架。1951年底，他们请威尔金森和富兰克林等来讨论这个模型，富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半。于是，第一次的模型建立宣告失败。1952年5月后，沃森和克里克又得到了威尔金森和富兰克林进一步的详细实验报告。克里克请数学家帮助计算结果，也表明“嘌呤有吸引嘧啶的趋势”。克里克根据这一结果和他从查加夫处得到的“核酸的两个嘌呤和两个嘧啶两两相等”的结果，形成了“碱基配对”的概念。随后他们的研究陷入了困境，竞争对手鲍林也误以为DNA由3条螺旋扭结而成，并颠倒了磷酸与碱基在骨架内外侧的位置。这刺激了沃森-克里克尽快修正模型结构。1953年1月，威尔金森背着富兰克林，私自将她的“图片51号”（见↓图：富兰克林发现DNA纤维在干燥和潮湿条件下的不同形态，拍摄出了“有史以来最漂亮的X光照片”———湿态DNA衍射“图片51号”。这是人类首次清晰看到了DNA的空间结构。）拿给沃森“参考”。他们看到“图片51号”后兴奋不已，接着又从剑桥大学分子生物学实验室主任佩鲁兹手上拿到富兰克林的报告，掌握了螺旋长度、碱基距离等珍贵数据。经过这样一星期的“抢种抢收”，2月28日他们宣布发现了DNA双螺旋。
持续不断的紧张工作后，终于在1953年4月，沃森和克里克建立起DNA双螺旋结构的分子模型（见↓图）：两条“螺旋带”代表两条磷酸------糖链，中间的“水平杆”代表碱基对，竖立在中央的线表示轴。这是由克里克的夫人、美术家奥迪勒设计制作的。
这个模型表明：两股DNA长链以右手螺旋方向围绕着一个中心轴盘旋，两股螺旋链的走向相反，其外侧为磷酸基团，内侧为四种碱基，由于腺嘌呤和胸嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶之间产生相互吸引的氢键（即碱基配对原则），从而使两条DNA长链之间存在互补关系。鲍林随即提出，存在于鸟嘌呤和胞嘧啶之间是3个氢键，不同于腺嘌呤和胸嘧啶之间的2个氢键，纠正了沃森-克里克模型中这一具体错误。但不论如何，这确实是个惊人的发现。
在双螺旋结构公布一个多月后，沃森-克里克又在《自然》上发表文章，提出DNA分子结构在生物学上的含意。他们设想DNA双螺旋结构就是遗传基因，携带着遗传密码。科学无止境，探索不止步！沃森-克里克的持之以恒和质疑精神，是“DNA双螺旋结构的发现”不可或缺的，这也离不开威尔金森、鲍尔和富兰克林等人的执着研究。这个被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，是分子生物学诞生的标志，它开启了现代生命科学的发展。在世界各地，利用DNA双螺旋结构设计的建筑也是奇妙无穷。最后再给大家分享两个国外的DNA双螺旋建筑：
▲瑞典马尔默旋转塔
有兴趣的书友可以查阅相关报道↑，关于台北的“陶朱隐园”，大家可以看看这篇文章～
亲爱的书友们，早上好呀😊
昨天的“DNA双螺旋”建筑，有把大家绕晕吗？坐上DNA这艘“生命之根”小船，我今天依然要荡起双桨，带大家划到“生命密码”的彼岸咯。从植物学王子林奈的花花世界，我们走过了万物进化、遗传变异，终于走到了这生命本源的最深处———DNA密码。这宛如“天书”的生命密码，究竟是怎样的超级天才破译的呢？
获得一次诺贝尔奖已经是很难得的成就，能够两次摘取诺贝尔奖的桂冠实属罕见。弗雷德里克•桑格（ Frederick Sanger ）正是我今天要和大家分享的解码“生命天书”的超级天才，他因测定出“胰岛素”的氨基酸排列顺序而获得诺贝尔奖，而后又提出测定“基因密码（基因是具有遗传效应的DNA片段）”碱基排列的方法再次问鼎诺贝尔奖↑这是卓越非凡的成就。DNA密码的破译，为人类基因组计划的实施带来了希望，从此医疗健康领域迎来了新的曙光，21世纪的生命科学发展也因此方兴未艾。
桑格出生在一个医师家庭，最初的希望是成为一名医生，但是在上大学之前又决定学习科学专业。进入剑桥大学后不久，他就对生物化学产生了大的兴趣，并加入了一个研究蛋白质结构的小组。一开始，桑格就致力于研究胰岛素这种与糖尿病有关的蛋白质。在研究初期，他通过电子显微镜来观察蛋白质的大体形状，用化学方法把蛋白质分解为含有22种不同氨基酸的溶液。科学家们知道这些氨基酸通常连在一起形成长链，但是不清楚这条长链中氨基酸的排列次序。桑格用一种染料来标记蛋白质链的末尾，即使链被拆开，这种染料还是会牢固地附着在最后一个氨基酸上。通过研究被染料标记的氨基酸，就可以分清哪一个氨基酸位于这条链的首端了。然后，他又发明了一种方法，可以把这条链断成不同长度的氨基酸片段，可以是2个个、4个、5个或者更多，然后识别出每一片段末尾的氨基酸。这样通过成千上万次的重复，他确定了胰岛素蛋白中51种氨基酸的排列次序。这一研究方法可以应用于分析任何人们感兴趣的蛋白质结构。1965年9月17日，我国首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素，正是得益于桑格确定了牛胰岛素的氨基酸序列。
桑格的第二次重大突破正是对脱氧核糖核酸（即 DVA ）的研究（DNA密码），这又是一种链状结构。这一次，他想要确定这种结构的“碱基”，即 DNA 基本构成单位的排列次序。昨天给大家介绍的DNA双螺旋结构，沃森-克里克还提出了DNA分子结构在生物学上的含意，他们设想DNA双螺旋结构就是遗传基因，携带着遗传密码。桑格的这项研究因此具有重大意义。从某种程度上讲，这项工作要比研究蛋白质容易，因为 DNA 只包含4种不同的碱基（蛋白质有20种氨基酸）。但事实上，这次的挑战更加艰巨，因为每一个序列中都包含有成千上万个碱基。DNA 密码是由 A 、 C 、T、G这4个字符（即4种碱基）构成的。字符的顺序决定其意义，而且多数的信息都存贮在一个由3个字符构成的“单词＂中。大多数的3字符组决定一个氨基酸，另外一些则表示这些组的起止点。例如， TGC 代表半胱氨酸，而 TCG 代表色氨酸。决定一个氨基酸的相邻3个碱基被称为一个 DNA 组，或是“密码子”。而那些不决定氨基酸的密码子则提供 DNA 构成的规则。例如，密码子 TAA 代表“停止”，即由它指示细胞何时停止制造蛋白质。大家不妨来做个数学题，如↓图所示，我们把DNA内侧的部分碱基（标注部分的12对碱基）按照配对规则进行排列，总共会出现多少种排列组合方式呢？
相信这个数学排列组合问题应该难不倒大家，12个碱基对按照A-T（T-A）配对、G-C（C-G）的形式，每个碱基对位置可以出现4种情况，总共有4＾12种DNA链。要确定这么多种组合方式中的一种，这是相当困难的。且不同生物的DNA何止12个碱基对啊，要破译DNA的整个遗传密码，这无疑像本“天书”。可是桑格又一次创造奇迹了。他将DNA序列切分为片段，不同的是这一次他以不同的碱基结尾（而胰岛素序列测定是通过染料标记末端氨基酸），通过测量这些片段的长度，他证明了人们可以确定完整排列次序。这一过程↓，现在逐渐走向了电脑自动化，科家们还可以利用这种方法去测试那些庞大的排列次序，包括人类基因（人类基因组计划），即存在于人类每一个细胞核之中的30亿个碱基对序列。
1992年，英国剑桥桑格研究所创建，它原为参与人类基因组计划的大规模基因测序项目而建。在这座大楼里，玻璃幕墙后放着一层层存满基因数据的硬盘，绿色显示灯不停闪烁，这些硬盘里存储的数据如果转换成MP3格式的“音乐”，能连续播放5万年。▼来看一个眼花缭乱的MP3仓库
桑格的这一重大成就，是生命科学史上一个伟大的进步，人类健康领域得以再创奇迹。他也被誉为“基因组学之父”。这个超级天才的一生，淡泊名利，他对多学科发展均产生了广泛的影响，是少有的科学巨人之一，值得我们每一个人敬畏。今天的分享有点尬，各位书友见谅。到这里，我们就度过了整个生命科学领域的“发展进化”周啦，因为有了这样的发展进化，人类探究生命的纬度也越来越广了。明后两天又逢周末，我就不打扰大家啦。下周开始，我们将纵情一览“华夏大地”的博物学喷薄而出、光芒四射。