科学网—贝特森：为遗传学定名的科学家
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2026-6-21 09:28
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贝特森：为遗传学定名的科学家
—— 纪念 “ 遗传学（ Genetics ） ” 定名 120 周年
—— 纪念贝特森逝世 100 周年
冯永康
（生命科学史研究者）
1900 年的春天，遗传学史上发生了一件引人注目的重大事件，被埋没长达 35 年的孟德尔（ G.Mendel,1822 — 1884 ）《植物杂交试验》之论文，终于重见天日。孟德尔遗传定律的重新发现，意味着遗传学作为独立科学分支的诞生。但是这个再发现，在当时的科学界似乎并未引起多大的回响。
孟德尔遗传学说的迅速传播，遗传学的真正崛起，必须归功于英国第一代遗传学教授贝特森（ W.Batesen ， 1861—1926 ）。
图一 贝特森（ W.Batesen, 1861—1926 ）
贝特森通过大量动植物的杂交实验，不仅肯定了孟德尔的遗传定律，并且还发现了不同于孟德尔遗传定律的一些 “ 例外 ” 现象。他定名了 “ 遗传学 （ Genetics ） ” 并创立了许多重要的遗传学概念，从而使孟德尔能真正地扬名于世。因此，贝特森被称为 遗传学的早期倡导者 。
实地考察，研究变异
1883 年，贝特森从剑桥大学圣 · 约翰学院毕业后，便来到美国著名动物学家布鲁克斯 (W.K.Brooks) 的实验室，从事胚胎学的研究。在布鲁克斯的影响下，他开始转向研究进化问题，尤其是进化过程中变异的来源。
1885 年，贝特森回到英国后，随着探险队到达中亚细亚西部，用数年时间调查 500 多个盐湖的甲壳纲和贻贝等动物群体变异现象，并研究这些变异在物种进化中的作用。他通过长期实地考察和研究，于 1894 年出版《特别关于物种起源中的变异不连续性的研究资料》。该书汇集了贝特森在这个领域中最重要的一些发现，书中提出了 “ 解决进化问题的有效方法就是研究变异 ” 、 “ 只有不连续变异才能被遗传，从而在进化中起作用 ” 等新观点。这些论点与当时英国动物学家韦尔登 (W.Weldon) 所主张的 “ 连续变异是进化的基础 ” 形成强烈对立，双方于是开始长期的激烈争论。贝特森的论点促使人们进一步去探讨有关生物进化的问题，他是继达尔文 (C.Darwin) 后研究变异性质、原因及意义的重要科学家。
高扬大旗，捍卫学说
1897 年，贝特森就生物如何进化，开始遗传学的研究。在对家鸡冠形和羽色等性状进行的杂交实验中，他不仅发现与孟德尔类似的 3:1 分离率，还了解对杂种后代进行统计分析的重要性。
1899 年 7 月 11 日— 12 日，以 “ 植物杂交工作国际会议 ” 的名义召开的第一届国际遗传学大会上，贝特森宣读了《作为科学研究方法的杂交和杂交育种》论文，提醒人们注重研究单个性状的遗传原理，指出 “ 如果要使实验结果具有科学价值，就一定要对杂交后产生的子代以统计学加以检验。 ” 他认为，凡是要了解选定性状的遗传而不加以检验，那是注定要失败的。
可见，无论是研究方法还是实验结果，贝特森都很接近 30 多年前的孟德尔。这也说明了孟德尔遗传理论被学界接受的时机已经成熟。
在这次大会召开后的第二年，荷兰植物学家德弗里斯 (H.De Vries) 、德国植物学家科伦斯 (C.Correns,) 以及奥地利植物学家丘歇马克 (E.von.S.Tschermak) 通过各自独立的杂交实验，终于揭开孟德尔遗传定律重新发现的帷幕。
1900 年 5 月初，贝特森从德弗里斯寄给他的论文中，了解到孟德尔的发现。作为一个长期致力于进化、变异和遗传研究的科学家，贝特森比前三位再发现者，都更加深刻地认识到孟德尔工作的重要意义。据他观察，通过杂交可以出现多种不连续变异的组合，从而为生物进化提供了变异来源。因此，他当即修改了已经拟定的讲演稿，在 5 月 8 日英国皇家园艺学会的大会开幕时，作了题为《作为园艺学研究课题中的遗传问题》的演讲。贝特森结合孟德尔的论文，报告了证实孟德尔遗传定律的有关实验，包括他自己的家鸡杂交实验之结果。
贝特森在演讲中提到： “ 孟德尔对杂交实验结果的解释是精确而又完备，他从实验中推导出来的定律，对于我们今后探讨生物进化问题，显然有着极其重要的意义。 ” 这项再发现，不仅是对孟德尔工作的重新认识，也是遗传原理的再发现。由于贝特森的演讲，出席会议的学者们才开始了解孟德尔豌豆杂交实验所揭示的遗传规律。
1901 年，贝特森率先把孟德尔的《植物杂交试验》论文由德文译成英文，并加以评注发表在英国皇家园艺学会的杂志上。也正是这篇译文，使孟德尔的发现首先引起了英语系国家的注意，进而在世界各地产生了巨大的回响。
然而，当时以韦尔登为代表的学术界权威们，激烈反对贝特森的演讲，并着文贬低、鄙视孟德尔。当时韦尔登的影响力很大，包括 Nature 在内的几乎所有杂志，都不刊载孟德尔观点的文章。贝特森被迫以私人出版物的形式，于 1902 年发表了《捍卫孟德尔遗传原理》的檄文，竭尽全力支持孟德尔的遗传理论，坚持不连续变异在进化过程中具有重要作用。
随着各国生物学家相继进行大量动植物的杂交实验，大多都得到了与孟德尔实验相似的结果，从而证实了孟德尔遗传定律的普遍意义，孟德尔学说才被越来越多的人所认识。因此，发生在 20 世纪初期遗传学史上，贝特森与韦尔登所进行的争辩，最终以贝特森的胜利而宣告结束。
1908 年，贝特森被剑桥大学聘任为第一位遗传学教授，建立了剑桥遗传学派，从而使遗传学首先在英国得到发展。‘
1909 年，贝特森出版了《孟德尔的遗传原理》。书中详细记载了他和研究群所作的关于单个性状的遗传实验，并全文转载了孟德尔的经典文献《植物杂交实验》。该书的出版，对遗传学的发展起了重要的促进作用。这之后，贝特森一直在英国萨里郡的墨顿担任约翰 · 英尼斯园艺学院的院长职务。由于他的努力，该学院迅速成为英国遗传学的研究中心。
据张青棋 (1948 — 1998) 等人的研究认为，贝特森为传播孟德尔遗传理论所做出的贡献，丝毫也不逊色于德弗里斯、科伦斯和丘歇马克这三位植物学家，对孟德尔遗传规律的重新发现，他完全可以称得上是孟德尔遗传规律的第四位发现者。而正是贝特森通过坚持不懈的努力，才使孟德尔从一个默默无闻的神父，成为众所周知的遗传学奠基人。
创立术语，学科定名
1901 年 12 月，贝特森在向英国皇家园艺学会提交的实验报告中，把决定相对性状的遗传因子称为 “ 相对因子 ”(allelomorph), 后来这个术语几经修改 , 简化成现在通用的 “ 等位基因 ”(allele) （即在同源染色体上占有相同位置的基因）。在这份报告中，贝特森还提出了 “ 纯合子 ”(homozygote) （同一类型的两个等位基因结合形成的合子）、 “ 杂合子 ”(heterozygote) （由一对不同的等位基因结合形成的合子）以及 “ 上位基因 ”(epistatic gene) 等遗传学的术语。
20 世纪初期，遗传学最主要的进步就是引进了大量新的概念和术语。著名进化生物学家迈尔 (E.Mayr) 在其名著《生物学思想的发展》一书中曾写道： “ 我们在遗传学这个领域里所具有的一些最主要的技术性术语，应该首先归功于贝特森。他不仅为新的科学创造了 ‘ 遗传学 ’ 一词，同时也创造了 ‘ 等位基因 ’ ， ‘ 杂合子 ’ 和 ‘ 纯合子 ’ 等专门术语。 ”
在此同时，为了使人们易于理解和接受孟德尔的遗传理论，贝特森和他的学生庞尼特 (R.C.Punnett) 将孟德尔的原始论文所使用的文字和数学公式加以图式化，并给予固定符号。如杂种第一代的符号用 “F 1 ” 表示、杂种第二代的符号用 “F 2 ” 表示，将遗传图用简明的棋盘式图解（即人们后来称之为的庞尼特方格）表示。
1902 年 9 月 30 — 10 月 2 日，以 “ 植物培育和杂交 ” 的名义召开的第二届国际遗传学大会上，与会的学者们开始使用贝特森所创的新遗传学术语，及棋盘式遗传图解法，因而加快了这时期的学术交流，促进孟德尔学说的传播速度。
由于孟德尔遗传定律的迅速传播，贝特森认为对这样一门迅速成长的新的学科，迫切需要一个明确而又清楚的名字。
1906 年 7 月 30 日— 8 月 3 日，英国伦敦召开的第三届国际遗传学大会，仍以 “ 杂交和植物育种 ” 为名义。贝特森在大会上宣读了《遗传学研究进展》之论文，第一次建议人们把这门 研究遗传和变异的生理学，以 “ Genetics ” 遗传学当作统称 。他在这篇论文中提道： “ 采用 ‘ 遗传学 ’ 这个词，能完全表述我们所从事的阐明遗传和变异现象的工作，其中包括进化论者和分类学者的理论问题，应用于动植物育种家的实际问题。 ”
按照国际惯例，作为一个国际通用学科的名称，必须使用希腊文或拉丁文。而 “Genet” 这个希腊字根，原意是指 “ 出生 ” ，也有 “ 祖先 ” 的意思。英文解释为 “descent” ，中文意思是 “ 继承 ” 或 “ 下传 ” 。所以，贝特森创立的 “ Genetics” 这个词的整个含意，是指 “ 出生 ” 与 “ 祖先 ” 的关系，它准确而又完整地表达了这门新学科的内容。因此，这个建议顺利地被出席大会的学者们所接受。
在这之后，遗传学家们也就名正言顺地称 1906 年 7 月 30 日召开 “ 杂交和植物育种 ” 会议，为第三届国际遗传学大会。
贝特森在创立遗传学术语方面所做出的贡献，正如英国遗传学家雷诺 (O.Raynor) 于 1961 年在纪念贝特森诞辰一百周年时所谈道的： “不管遗传学家在什么地方集会，他们总是使用贝特森所创立的术语。”
发现 “ 例外 ” ，启迪来者
遗传学的迅速发展，促使遗传学家更深入地投入到实验研究中，去发现更多的新的遗传现象。
1906 年，贝特森和庞尼特在用香豌豆进行的杂交实验中发现，紫花和红花、长形花粉和圆形花粉这两对相对性状，在 F 2 中的分离比例都各自符合孟德尔的 3:1 。将紫花、长形花粉和红花、圆形花粉的纯种植株作亲本 , 进行杂交 , 结果 F 1 的表现型都是紫花和长形花粉。但是， F 2 所出现的 4 种表现型，其比例却不符合孟德尔的 9:3:3:1 ，其中紫长和红圆这两种亲本组合的实际个体数，所占比例分别远远超过 9/16 和 1/16 ，而相应的紫圆和红长这两种重新组合的实际个体数，所占比例却大大少于 3/16 。他们把亲本的性状组合调换一下，即用紫花、圆形花粉和红花、长形花粉的变种植株杂交，实验结果与第一个实验相同， F 2 仍不符合孟德尔的 9:3:3:1 ，结果依然是两种亲本组合的实际个体数所占比例分别远远超过 9/16 和 1/16 ，而两种重新组合的实际个体数所占比例又大大少于 3/16 。当他们仔细分析这两个实验的资料时，发现一个共同的遗传倾向即： F 2 的 4 种表现型中，类似亲本的表现型总是远多于重新组合的表现型。也就是一个亲本所具有的两种性状 , 在 F 2 中常常连在一起遗传。这就意味着控制这两对相对性状的两对对偶基因，在杂交子代中的组合并不是随机的，而是原来属于一个亲本的两种基因更倾向于出现在同一个配子中，即后来人们称为的 “ 连锁遗传 ” 。
这个重要的 “ 例外 ” 遗传现象，在第一次发现时，本想发表发现了新的遗传规律。然而，贝特森的固执己见和保守思想，使他对三年前美国遗传学家萨顿 (W.S.Sutton) 和德国实验胚胎学家鲍维里 (T.Boveri) 所提出的染色体学说极力反对。因此，贝特森也就不可能利用染色体理论，去探究新发现的例外。贝特森也根本没有考虑到性状的连锁遗传中可能有互换现象的发生，仅从狭隘的传统中去试图寻找答案。
这样，做出了不朽评论 “ 珍惜你的例外吧 ！ ” 的贝特森，最后终于被自己所发现的例外现象所迷惑。结果，他们只是提出了 “ 相引 ” 和 “ 相斥 ” 这两个名词术语，并没有给予理论上的任何解释。
虽然新的遗传定律的发现与贝特森等人失之交臂，但是这个明显不同于孟德尔自由组合定律的 “ 例外 ” 遗传现象，却为稍后的美国遗传学家摩尔根（ T.H.Morgan ， 1866—1945 ）等人的深入研究，提供了十分重要的启迪。
1912 年，摩尔根和他的学生在果蝇的白眼和红眼、黄体和褐体这两对相对性状的遗传实验研究中，发现了与当年贝特森在香豌豆杂交实验中同样的遗传现象。摩尔根牢牢地抓住了这个例外，并通过一系列精密设计的杂交实验，运用染色体理论，成功解释了这种 “ 例外 ” 的原因，从而揭示出第三个遗传规律──连锁互换律，并奠定了细胞遗传学的基础。
1926 年 2 月 8 日，贝特森在英国的墨顿逝世。人们怀着崇高的敬意，缅怀这位遗传学的早期倡导者，对他在 20 世纪初期，为遗传学的真正崛起和蓬勃发展所做出的开拓性贡献，给予极高的评价。 美国的著名遗传学家卡斯特尔 (W.E.Castle) 认为：基于许多正当理由，我们可以把贝特森看成遗传学的真正奠基人。
（原载《科学月刊》 2000 年第三十一卷第 5 期 425-429 页，本次重新发布时，做了标题的修改以及个别文字、插图的变动。）
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