孟德爾的遺傳定律的溯因推理
格雷戈爾·孟德爾是奧地利帝國生物學(xué)家，是遺傳學(xué)的奠基人，被譽為現(xiàn)代遺傳學(xué)之父。他通過豌豆實驗，發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)三大基本規(guī)律中的兩個，分別為分離規(guī)律及自由組合規(guī)律。
我們來分析一下孟德爾的研究邏輯。
孟德爾在做豌豆實驗時，使用了純合子的高莖豌豆和矮莖豌豆進行雜交，結(jié)果第一代的豌豆都是高莖的，其中純合子的意思是指不會由于自交而分離出具有不同遺傳因子的個體，比如純合子高莖和純合子高莖進行自交，后代永遠是高莖。
然后孟德爾使用第一代豌豆進行雜交，結(jié)果第二代豌豆高莖和矮莖的比例是3:1。為什么高莖和矮莖的比例是3:1呢？這是一個驚異事實，孟德爾對此進行了溯因，他通過對結(jié)果的大膽想象，得出了遺傳的新假說：“決定生物體遺傳性狀的一對等位基因在配子形成時彼此分開，隨機分別進入一個配子中。”這是溯因推理的第一步（如圖1所示）。
圖1 豌豆自交試驗
孟德爾假設(shè)純合子高莖豌豆的遺傳因子為DD，純合子矮莖豌豆的遺傳因子為dd，D為顯性因子，d為隱性因子，顯性基因和隱性因子組合時，顯示顯性因子性狀。純合子高莖和純合子矮莖進行雜交時，高莖的配子只有D一種，矮莖只有d一種，所以雜交一代為Dd，也就是表現(xiàn)為高莖，這和結(jié)果相符。然后雜交的高莖Dd進行自交，配子各有D和d兩種，自由組合后，產(chǎn)生1個DD，2個Dd和1個dd，也就是3個高莖和1個矮莖，高莖和矮莖的比例為3:1，這也和結(jié)果相符。也符合溯因推理三原則中的解釋性原則（如圖2所示）。
圖2 豌豆自交配子
問題是新假說如何證明它是對的呢？新假說應(yīng)該具備預(yù)測功能，如果預(yù)測結(jié)果和實驗結(jié)果相符，那么就可以認為假說是正確的。這是溯因推理第二步：演繹出可檢驗推論，這也是溯因推理三原則可檢測性原則的要求。
孟德爾根據(jù)假說，演繹推理了測交實驗的結(jié)果，將一個雜交F1代Dd和矮莖純合子dd進行測交，F1代高莖配子為D和d，矮莖純合子配子為d，所以后代有1個Dd高莖，一個dd矮莖，即預(yù)測結(jié)果為高莖和矮莖的比例為1:1（如圖3所示）。
圖3 豌豆測交配子
孟德爾選擇了雜種子一代高莖和隱性純合子矮莖進行了測交實驗，實驗結(jié)果為高莖30株，矮莖34株，性狀接近1:1。實驗結(jié)果和演繹推理結(jié)果相同，證明孟德爾的假說為最佳解釋，而這個假說經(jīng)過多次驗證，已經(jīng)成為了遺傳學(xué)第一定律：分離定律。這是溯因推理的第三步，驗證推論（如圖4所示）。
圖4 豌豆測交試驗
溯因推理除了解釋性，可檢測性原則外，還有經(jīng)濟性原則，孟德爾測交實驗比較簡單，一代就可以得到結(jié)果，是比較符合經(jīng)濟性的原則，即使我們現(xiàn)在來看孟德爾的測交實驗，也會發(fā)現(xiàn)這個實驗非常巧妙。
我們可以使用樹狀圖來描述孟德爾的推理過程，孟德爾的推理和實驗之所以被認為非常巧妙，是因為他的推理完全是按照溯因推理的步驟進行的，并且滿足了溯因推理解釋性，可檢測性和經(jīng)濟性的原則（如圖5所示）。
圖5 遺傳定律的溯因推理
使用樹狀圖來描述孟德爾的溯因推理過程，你會發(fā)現(xiàn)邏輯非常清晰和直觀。
孟德爾遺傳定律是生物學(xué)中非常重要的理論，高中生物中也是重點，而在現(xiàn)實生活中，也經(jīng)常會聽到這方面的信息。
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