前面我们论证的基因结构的持久性,提出了一般的论据,但仅有此并不具备强烈的说服力。“例外提供了法则的证明”,如果子女与父母之间的相似性没有例外的话,我们就不会潜心研究微观的遗传机制,更不会去揭示宏观的自然选择原理。
我把刚刚提到的自然选择作为介绍有关实验的导引。我们知道达尔文犯了一个巨大的错误,他把在最单一的群体中也会出现的细微、偶然的连续变异当做是自然选择的题中之义。这种错误的想法被后来的实验证实了,因为有些变异确实是不遗传的。打个比方,如果拿来一捆纯种的大麦,测量每一个麦穗的麦芒长度,然后根据这些数据作图,如图7所示。这是以麦穗数相对于麦芒的长度而作的图。中等长度占优势,长度增加和长度减少,麦穗数都要减少。把麦芒超过平均长度的麦穗拿出来(图中涂黑色的那一组),把它们的种子播种并等候其长出来。对新长出来的大麦作同样的统计,我们按照达尔文的理论将会预期一条极大值向右方移动的曲线。也就是说,他可以通过选择来增加麦芒的平均长度。但是如果选用的是绝对纯种的大麦,就不会是这种情况了。选择出来的大麦播种,经过统计作图,与第一条曲线是一样的。如果选择麦芒特别短的做实验,进行统计作图后也是一样的。细微的、连续的变异是不遗传的,因此选择没有效果。这些变化不是以遗传物质的结构为基础的,它们是偶然出现的。但是,在上面的讨论中,我们忽视了突变。40多年前,荷兰人德佛里斯(deVries)发现,在完全纯种繁殖的后代中也有极少数的例外个体,比如有几万分之二三的概率,它们身上出现了细微但却是“跳跃式”的变化。这种“跳跃式”的变化不一定非常大,但却是一种不连续的变化——在没有改变和改变之间没有过渡形式,所以德佛里斯称之为突变。突变的理论容易使一个物理学家想起量子论——在两个相邻的能量级之间没有中间能量,因此他愿意把德佛里斯的突变理论称为生物学的量子论。事实上,突变是由基因分子中的量子跃迁而引起的。1902年,当德佛里斯第一次发表他的理论观点时,量子论问世仅有两年时间。因此,由另一代学者去发现两者之间的关系也就是很正常的了。
图7 纯种大麦的麦芒长度的统计。