生命科學(xué)中的科學(xué)美學(xué)關(guān)鍵字：生命，科學(xué)美學(xué)，生物與生產(chǎn)，生物科學(xué)研究方法，概要：科學(xué)美學(xué)不僅僅在物理學(xué)中有鮮明的體現(xiàn)，在包括自然科學(xué)，也包括生物學(xué)，中都可以在尋得其的魅影。本文希望借鑒方老師在研究物理學(xué)中的科學(xué)美學(xué)的思路，探求在生命外在的與內(nèi)在的科學(xué)美學(xué)，淺析生命的多樣性與數(shù)學(xué)性，統(tǒng)一性高效性和在研究生命科學(xué)時(shí)一些方法的巧妙之處。正文：生命科學(xué)中的外在美1生物多樣性：“鷹擊長(zhǎng)空，魚翔淺底，萬類霜天競(jìng)自由”是一句膾炙人口的詩(shī)詞，其中提到的壯闊之美歸結(jié)于無處不在的生物多樣性。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署最新發(fā)布的一份報(bào)告，雖然我們?nèi)祟惒荒芨F盡所有物種，生物圈中生物總數(shù)也在不斷變化中，但是利用一些研究模型可以估算出地球上共有870多萬種生物，其中包括650多萬種陸地生物和220多萬種海洋生物。目前，科學(xué)家已經(jīng)了解的生物總數(shù)大約為120萬種，其中已知陸生生物大約100萬種，不超過可能總數(shù)的20%；已知海洋生物更少，約20萬種，不超過可能總數(shù)的10%，其中僅苔癬植物就有13000種之多。而從非常小的一個(gè)病毒到重達(dá)150噸的大鯨魚，從慢性子的蝸牛到每小時(shí)能奔跑90公里的獵豹，大自然中每一樣生命都是獨(dú)特的，不可替代的。如此大的數(shù)目和如此豐富的差異性不僅僅意味著我們熟知的講述生命的電視節(jié)目，比如《動(dòng)物世界》，幾乎不會(huì)有大結(jié)局，而且意味著巨大的生態(tài)效益。根據(jù)初步估計(jì)，中國(guó)生物多樣性每年直接使用價(jià)值為×1012元、間接使用價(jià)值(主要是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中的生態(tài)效益×10(12次方)元。2生命形式的數(shù)學(xué)美：eq\o\ac(○,1)對(duì)稱美：在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上我們就學(xué)習(xí)了對(duì)稱，從幾何角度來看，生物最突出的特征之一就是對(duì)稱。對(duì)稱，是自然界一種普遍而又奇妙有趣的現(xiàn)象。鑲嵌天際的恒星、行星，呈球狀對(duì)小巧玲瓏的雪花，精巧細(xì)膩的蜂巢呈平面對(duì)稱；大多數(shù)花朵呈輻射對(duì)稱；有中央葉脈的葉片呈左右對(duì)稱，人和鳥獸蟲魚的五官、四肢左右及許多生物大分子無不對(duì)稱。甚或是一株樹地面上的樹冠和地下的根部都存在某種軸對(duì)稱。當(dāng)然，生物界里的不對(duì)稱是絕對(duì)的，而對(duì)稱是相對(duì)的。從生物體內(nèi)蛋白質(zhì)等物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)可清楚地看到，原生質(zhì)一般呈不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成生物體的小分子化合物往往都有一定的手征性，例如糖類都是右旋分子，氨基酸都是左旋分子。這個(gè)現(xiàn)象被稱為生物分子的“單一手征性”。我的理解，“單一手征性”是生物大分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需要。例如生物體的最重要的組成部分是DNA，負(fù)責(zé)攜帶遺傳信息。遺傳信息的載體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)該是既穩(wěn)定又方便復(fù)制。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)恰恰具備這兩個(gè)特點(diǎn)。DNA的主要構(gòu)件之一是核糖。雙螺旋的成功構(gòu)成要求參與結(jié)構(gòu)的全部核糖分子都具有相同的手征性。同樣地，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也要求其基本成分氨基酸的手性相同。非對(duì)稱性對(duì)于生物體的功能也至關(guān)重要。生物體的某一項(xiàng)功能的成功執(zhí)行，例如生殖，是一系列信號(hào)在機(jī)體內(nèi)各種組織和細(xì)胞之間成功傳遞的結(jié)果。非對(duì)稱物體的另一個(gè)特征是其結(jié)構(gòu)具備特異性，而特異性是信號(hào)本身及其傳遞過程的第一要素。生命形式的對(duì)稱與手征性之間的相對(duì)關(guān)系是哲學(xué)思想的體現(xiàn)。eq\o\ac(○,2)黃金比例的廣泛存在：在初中課堂上，我們學(xué)習(xí)了黃金比例。自古希臘起人們就對(duì)人體美進(jìn)行探索，而在文藝復(fù)興時(shí)期，人們對(duì)人自身形態(tài)之美更為迷戀，同時(shí)也感到迷惑。他們發(fā)現(xiàn)人體美的原因在于整體統(tǒng)一，多樣和諧，并從中發(fā)現(xiàn)了許多數(shù)學(xué)規(guī)律，黃金比例就是極為重要的一條。所以后人在對(duì)“維納斯”、“擲鐵餅者”等雕塑的測(cè)量和對(duì)達(dá)芬奇的“蒙娜麗莎”的研究中都發(fā)現(xiàn)其形體及局部比例數(shù)據(jù)都絕非偶然地符合黃金分割率。黃金分割不是人類的發(fā)明，人類自身也是這一法則的體現(xiàn)，其早已存在于大自然之中。例如，樹木的增高量和增粗量之比就是，這樣才可以保證其不會(huì)因?yàn)椤凹?xì)高個(gè)子”而倒下;再比如任意兩片葉片、枝頭、花瓣，從上往下看，它們都把水平面的360度分為222度和137.75度，二者符合黃金比例。eq\o\ac(○,3)斐波那契的廣泛存在：在高中課堂上我們學(xué)習(xí)了斐波那契數(shù)列，一些現(xiàn)實(shí)生活中的問題可以利用其求解。斐波那契數(shù)列廣泛存在于自然界中，是自然界的一條重要數(shù)學(xué)規(guī)律。例如，仔細(xì)我們觀察向日葵花盤，就可以發(fā)現(xiàn)兩組螺旋線，一組順時(shí)針方向盤繞，另一組逆時(shí)針方向盤繞，并且彼此鑲嵌。雖然不同的向日葵品種中，種子順逆時(shí)針方向和螺旋線的數(shù)量有所不同，但往往不會(huì)超過34和55、55和89或者89和144這三組數(shù)字。而且前一個(gè)數(shù)是順時(shí)針盤繞的線數(shù)，后一個(gè)是逆時(shí)針盤繞的線數(shù)。這也是植物在大自然中長(zhǎng)期適應(yīng)進(jìn)化的結(jié)果。植物離不開斐波那契數(shù)列，就像鹽的晶體必然具有立方體的形狀一樣。而且，更有趣的是，由于該數(shù)列中的數(shù)值越靠后越大，因此兩個(gè)相鄰數(shù)字之間的比值越來越趨向于這個(gè)黃金比例值。eq\o\ac(○,4)平面上的海螺曲線是對(duì)數(shù)螺線：海螺是我們熟知的一種生物，擁有美妙曲線的它不斷地出現(xiàn)在文學(xué)作品中，那一圈一圈盤繞、無窮無盡的曲線，不禁讓人們聯(lián)想到遼闊的大?；蛘呤且粋€(gè)未知的世界。我們可以用極坐標(biāo)系來表達(dá)這一對(duì)數(shù)曲線：極坐標(biāo)下的微分方程：dr=tanα·r·dθ其中，r為極半徑，α為傾斜角，θ為極角。解之得：r=e^(a·etanα·θ)=k·e^(tanα·θ)k為常數(shù)。綜上所述，數(shù)學(xué)絕不是生物界中的偶然現(xiàn)象，更不是人們的一個(gè)數(shù)學(xué)游戲，生物只有遵循這些數(shù)學(xué)規(guī)律，才能充分利用資源，才能減少外界的侵害，才能在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的自然界中生存下來。這些數(shù)學(xué)規(guī)律就像是物理學(xué)中的公式或定理，對(duì)一切現(xiàn)象都適用，而且簡(jiǎn)潔、完美、和諧，它在人類不斷的探索下浮出水面，并互相聯(lián)系，形成一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體。這就是生命科學(xué)中數(shù)學(xué)美的體現(xiàn)。生命科學(xué)的內(nèi)在美1生命科學(xué)原理的簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一與高效前面提到生命形式驚人的多樣性，但是更為驚人的是在如此復(fù)雜的外在下，控制產(chǎn)生這些差異的物質(zhì)居然只是四種含不同堿基的脫氧核糖核苷酸。生命科學(xué)原理的高度統(tǒng)一、極度簡(jiǎn)潔與超高效率在這一控制產(chǎn)生的過程——既中心法則——中體現(xiàn)的淋漓盡致。eq\o\ac(○,1)簡(jiǎn)潔與統(tǒng)一：在探求復(fù)雜生命現(xiàn)象背后真正規(guī)律的過程中，因?yàn)闆]有意識(shí)到簡(jiǎn)潔性的重要性，科學(xué)家走了不少?gòu)澛?。在那個(gè)年代，人們對(duì)生物原理的了解受到研究手段的極大限制，常常在實(shí)驗(yàn)中因?yàn)楂@得的物質(zhì)純度不高產(chǎn)生誤判或是無法獲得很高的可信度。大多數(shù)的人們都認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，因?yàn)橐粋€(gè)蛋白質(zhì)內(nèi)只要含有50個(gè)手性碳原子，就代表它的立體異構(gòu)體能有2的50次方那么多種，那是十萬億那個(gè)數(shù)量級(jí)，他們認(rèn)為這才是遺傳信息的儲(chǔ)存物質(zhì)。這一思想讓許多科學(xué)家在真理面前的那張窗戶紙前收住了手。其中就有核素研究第一人弗雷德里?！っ仔獱枴５?，我們都知道最后事實(shí)證明，DNA才是大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，物種多樣性的根本來源是四種堿基對(duì)的排列順序差異。極其復(fù)雜來自極其簡(jiǎn)潔，這一思想是沒能發(fā)現(xiàn)規(guī)律的科學(xué)家的缺失的，也是最致命的，如果他們將簡(jiǎn)潔性作為研究過程中必須注重的一個(gè)方面，那這一發(fā)現(xiàn)一定會(huì)提前許多。好比計(jì)算機(jī)用0和1兩個(gè)數(shù)字就實(shí)現(xiàn)了令人眼花繚亂的、減少了人類腦力負(fù)擔(dān)的功能一樣，簡(jiǎn)潔的A-T/C-G就輕而易舉地表達(dá)出了這個(gè)世界上繁復(fù)的的生物多樣性。eq\o\ac(○,2)高效：高度的統(tǒng)一就意味著形式上的高度簡(jiǎn)潔，也帶來了極高的效率。一方面，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了高效性。在發(fā)現(xiàn)DNA是大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)之后，沃森和克里克經(jīng)過卓絕的努力，在許多科學(xué)家的共同協(xié)助下完成了DNA結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。一方面，雙螺旋結(jié)構(gòu)相對(duì)于單螺旋、三螺旋乃至四螺旋，或者是蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，具有高度的穩(wěn)定性，這對(duì)生物保持性狀具有重要意義，其次，雙螺旋結(jié)構(gòu)在翻譯或者是復(fù)制時(shí)，可以通過半保留復(fù)制這一特性完美的實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的延續(xù)，也就是說雙螺旋結(jié)構(gòu)一舉兩得，同時(shí)保證了遺傳物質(zhì)應(yīng)有的穩(wěn)定性和靈活性。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)可以說是大自然的一個(gè)藝術(shù)作品。另一方面，中心法則體現(xiàn)了高效性?？死锟藦囊婚_始就堅(jiān)持要求在發(fā)表的論文中加上“DNA的特定配對(duì)原則，立即使人聯(lián)想到遺傳物質(zhì)可能有的復(fù)制機(jī)制”這句話。1957年9月，他提交給實(shí)驗(yàn)生物學(xué)會(huì)一篇題為“論蛋白質(zhì)合成”的論文，發(fā)表在該學(xué)會(huì)的論文集第12卷第138頁(yè)。這篇論文被評(píng)價(jià)為“遺傳學(xué)領(lǐng)域最有啟發(fā)性、思想最解放的論著之一。”在這篇論文中，克里克正式提出遺傳信息流的傳遞方向是DNA→RNA→蛋白質(zhì)，后來被學(xué)者們稱為“中心法則”。中心法則的主要內(nèi)容是：遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復(fù)制過程。這是所有有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。在某些病毒中的RNA自我復(fù)制（如煙草花葉病毒等）和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成DNA的過程（某些致癌病毒）是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。如果把一個(gè)生物體比作是一個(gè)功能復(fù)雜機(jī)構(gòu)繁多的公司，那么中心法則就是一套自上而下的高效的政令傳達(dá)機(jī)制，從DNA開始，向下到達(dá)RNA，再到達(dá)蛋白質(zhì)，而我們知道，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，這樣就實(shí)現(xiàn)了DNA對(duì)生命活動(dòng)的控制，就把所有生命現(xiàn)象背后統(tǒng)一規(guī)律抽象了出來。所以說，中心法則是高效性在生物學(xué)中的一個(gè)典型代表。2微觀世界的奇妙方老師說過，黃山是有美感的，因?yàn)樗袦羡钟衅鸱?，同樣，如果在電子顯微鏡下看一塊銅板的表面，我同樣感到很有美感，因?yàn)樵阢~板的表面我一樣可以看到壯闊的起伏一樣的溝壑。在生物學(xué)中也是有同樣的道理，草原上萬馬奔騰很有氣勢(shì)，培養(yǎng)基中草履蟲也為覓食橫掃千軍；生活中我們用“女為悅己者容”這樣的詩(shī)詞來形容女性的特點(diǎn)，在微觀上生物大分子也有“擇良木而棲”的脾氣。舉個(gè)例子，lariReis是一位美國(guó)女藝術(shù)家，現(xiàn)居舊金山，年少時(shí)一次患病，讓她偶然在顯微鏡下見到了自己的血液樣本與十幾種不同藥物發(fā)生反應(yīng)時(shí)的狀態(tài)，從此她開始致力探索科學(xué)與藝術(shù)的融合，她最著名的一套作品就是在培養(yǎng)基上完成的。3生命的以柔克剛在顯微鏡下看到的美麗景象與我們看到的人造物最大的區(qū)別是什么呢？就是生命的形態(tài)顯得更加柔和，就像是一件沒有棱角的完美工藝品，又為工藝品所不及。生命有一種“以柔克剛”的特性。以下是幾個(gè)方面的例子。eq\o\ac(○,1)酶在工業(yè)生產(chǎn)中的巨大優(yōu)勢(shì)隨著酶的相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，酶在工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，具體來說，酶與傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)相比具有以下六個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1反應(yīng)能在常溫、常壓和中性的條件下進(jìn)行，因此可以節(jié)省大量的能源和設(shè)備投資；2生產(chǎn)過程中不會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，符合環(huán)境保護(hù)的要求；3生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低；4在遺傳工程中起到重大作用，為工業(yè)生產(chǎn)提供了一條全新的思路；5酶催化的反應(yīng)類型十分廣泛。具有極其廣泛的應(yīng)用范圍。6酶催化的反應(yīng)具有極高的選擇性（專一性），幾乎沒有副反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率高。時(shí)至今日，與酶相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，漸漸地走進(jìn)了我們每個(gè)人的生活。以下是一些例子：運(yùn)用行業(yè)酶名稱具體作用烹飪業(yè)α-淀粉酶催化面粉中的淀粉分解為蔗糖。在這一過程中，酵母會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。用于饅頭、面包以及一些中西式糕點(diǎn)的制作。橡膠制造業(yè)過氧化氫酶催化過氧化物產(chǎn)生氧氣，以將膠乳轉(zhuǎn)化為泡沫橡皮。釀酒業(yè)麥酶廣泛用于替代天然酶進(jìn)行啤酒釀造果汁制造業(yè)纖維素酶降解果汁中的不溶物乳品業(yè)凝乳酶制造乳酪，水解蛋白質(zhì)造紙廠淀粉酶淀粉酶用于降解淀粉至低粘性，加膠和給紙加膜生物燃料生產(chǎn)纖維素酶用于降解纖維素，產(chǎn)生可用于發(fā)酵的蔗糖eq\o\ac(○,2)數(shù)碼相機(jī)各項(xiàng)性能至今無法企及人眼單反相機(jī)已經(jīng)不是數(shù)年前那樣，為專業(yè)人士所專屬，由于電子科技的發(fā)展，越來越多的人們開始擁有數(shù)碼相機(jī)。但是目前仍沒有一款相機(jī)可以在各項(xiàng)性能上與人眼一較高下數(shù)碼相機(jī)人眼像素億（Seitz6x17Digital）億對(duì)焦系統(tǒng)受對(duì)焦點(diǎn)的限制對(duì)焦速度極高，永不跑焦寬容度約8EV約15EV其他特點(diǎn)體積大，處理器十分有限體積小，后臺(tái)的模糊識(shí)別處理器，無法用地球上的計(jì)算機(jī)來衡量（長(zhǎng)頸鹿能否）（這就是世界上像素最高的數(shù)碼相機(jī)，其體積龐大，與小巧的人眼相比，精密程度不可同日而語(yǔ)）eq\o\ac(○,3)人類不得不從其他生命形式中提取智慧：仿生技術(shù)植物和動(dòng)物在幾百萬年的自然進(jìn)化當(dāng)中不僅完全適應(yīng)自然而且其程度接近完美。仿生學(xué)試圖在技術(shù)方面模仿動(dòng)物和植物在自然中的功能。仿生學(xué)的思想是建立在自然進(jìn)化和共同進(jìn)化的基礎(chǔ)上的。人類所從事的技術(shù)之目的就是達(dá)到最優(yōu)化和互相協(xié)調(diào)。而模擬生物適應(yīng)環(huán)境的功能無疑是一個(gè)好機(jī)會(huì)。仿生技術(shù)是一項(xiàng)古老又充滿創(chuàng)新的技術(shù)，從路邊的小草到魯班手中的木鋸，從鳥類最為自豪的翅膀到萊特兄弟帶給人類夢(mèng)想的飛機(jī)，從墨魚利用反沖作用前進(jìn)而噴射的墨汁到力拔山兮氣蓋世的火箭，從惹人厭惡的倒鉤植物種子到運(yùn)用普遍的尼龍扣，我們?nèi)祟悘氖贾两K就沒有忽略這些來自大自然的奇思妙想。時(shí)至今日，仿生技術(shù)不僅僅在創(chuàng)造著巨大的財(cái)富，還在不斷提升人類的思維能力，人們感受到其中蘊(yùn)含的科學(xué)美學(xué)，并逐漸從相對(duì)表面、外形上的模仿深入到對(duì)原理對(duì)本質(zhì)的學(xué)習(xí)。每年都會(huì)有大量的原創(chuàng)仿生技術(shù)問世，一下節(jié)選2012年部分優(yōu)秀作品：1.大象的鼻子與機(jī)械手根據(jù)大象鼻子的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出來的新型仿生機(jī)器處理系統(tǒng)--“仿生操作助手”。“仿生操作助手”由德國(guó)工程公司費(fèi)斯托公司研制，它可以平穩(wěn)地搬運(yùn)重負(fù)載，原理在于它的每一節(jié)椎骨可以通過氣囊的壓縮和充氣進(jìn)行擴(kuò)展和收縮。2.壁虎的眼睛與新型相機(jī)壁虎的足墊并不是讓工程師們獲得發(fā)明靈感的唯一器官。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，壁虎的眼睛中擁有一系列截然不同的中心區(qū)，這使得它們能夠在夜間看清顏色。這種能力很少在其他動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)。這些區(qū)域分別擁有不同的折射率，這使得壁虎的眼睛成為一個(gè)多焦點(diǎn)光學(xué)系統(tǒng)，不同波段的光線可以同時(shí)聚焦于視網(wǎng)膜上。因此，壁虎眼睛的靈敏度比人類的眼睛高出350倍，它們可以聚焦不同距離的各種物體。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們可以研制更高效的相機(jī)，甚至可能研制出多焦點(diǎn)隱形眼鏡。3.把牙齒鑲嵌在航空器上人類牙齒的強(qiáng)度只和玻璃差不多，但為什么它們能夠在幾十年中經(jīng)受各種堅(jiān)硬食物的磨礪？在壓力下牙齒的外層擁有一種特殊的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)微裂紋網(wǎng)絡(luò)，而不會(huì)產(chǎn)生巨大的裂縫。一段時(shí)間后，這些微細(xì)的裂紋又可以自動(dòng)愈合。如果工程師們能夠在某種合成材料中找到這種不穩(wěn)定的多層結(jié)構(gòu)，并以某種方式進(jìn)行復(fù)制，就可以研制出一種更輕、抗撞擊能力更強(qiáng)的航空材料。當(dāng)然，這種自愈合的過程可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才可以實(shí)現(xiàn)。4.不會(huì)漏氣的仿蜂巢輪胎美軍一直在致力于解決路邊炸彈這一令人頭疼的問題，而現(xiàn)在他們的福音來了。這種仿生輪胎由一系列六邊形構(gòu)成，靈感來自生活中常見的蜂巢，由于其特殊的結(jié)構(gòu)其擁有極高的堅(jiān)固，同時(shí)可以讓重量均勻分布以實(shí)現(xiàn)平滑駕駛5.靈感來自甲殼蟲的水壺在干旱的非洲沙漠有這樣一種生物，它們?cè)诤畾饬鬏p拂過沙漠表面時(shí)，展開自己的翅膀來使水汽凝結(jié)，從而獲得對(duì)生命來說最寶貴的水分。模仿這種生物，人們發(fā)明了這種水壺，其可以以相同的原理來收集空氣中的水，據(jù)試驗(yàn)，雖然一天可以獲得的水量有限，但是足以維持一個(gè)人的基本生活，這對(duì)沙漠中生活的人們來說已經(jīng)是非常難得了。三.生命科學(xué)研究方法中的美物理學(xué)的研究方法十分具有美感。生命科學(xué)也不例外。雖然生命看得見摸得著，但是許多原理必須透過表象、排除干擾才能得以發(fā)現(xiàn)，再加上由與研究手段的限制，許多實(shí)驗(yàn)無法完成，因此，科學(xué)家們必須有足夠的智慧來創(chuàng)造研究方法。我們不妨還是以生命遺傳機(jī)制的一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)來探討研究方法之美。eq\o\ac(○,1)化不可見為可見生命遺傳原理初探：孟德爾的豌豆實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中，力是不可見的，場(chǎng)也是不可見的，那么如何研究它們呢？這時(shí)就必須化不可見為可見。如力可以使物體發(fā)生形變使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，而小磁針在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，我們可以借之來研究力和場(chǎng)。同樣，生命的遺傳物質(zhì)在孟德爾研究生命遺傳機(jī)制時(shí)也是不可見的，孟德爾采用了通過觀察遺傳物質(zhì)的外在表現(xiàn)：性狀，實(shí)現(xiàn)了他極為經(jīng)典的豌豆實(shí)驗(yàn)。在孟德爾之前，融合遺傳大行其道，為大多數(shù)人們說接受。這一學(xué)說認(rèn)為，紅色花植株和白色花植株后代的花色應(yīng)是兩者的中間值，也就是粉色，這顯然不能解釋許多現(xiàn)象。約從1856年到1863年，孟德爾進(jìn)行了8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)。豌豆通常是自花受精的，但是孟德爾人工地將一個(gè)高的同一個(gè)矮的品種進(jìn)行雜交，獲得了只產(chǎn)生高植株的種子。當(dāng)這種種子自花受精時(shí)，它產(chǎn)生的高植株和矮植株是3:1。這樣產(chǎn)生的矮植株總是繁育同樣的后代，但是三個(gè)高植株中只有一個(gè)如此，其他兩個(gè)仍是以三與一的比例生出高和矮的植株來。利用這樣化不可見為可見的研究方法，孟德爾提出了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)時(shí)科學(xué)水平、極具科學(xué)遠(yuǎn)見和想象力的學(xué)說：孟德爾遺傳定律。這一定律的提出代表著生命遺傳面紗的揭開，代表著近現(xiàn)代遺傳學(xué)的真正開端?；豢梢姙榭梢娛敲系聽栕龀鲞@一巨大貢獻(xiàn)的關(guān)鍵之一。eq\o\ac(○,2)類比思想薩頓對(duì)遺傳物質(zhì)所在位置的假說在物理學(xué)中，類比是非常