数学家怎样拯救了生物学

方舟子本世纪初，堪与达尔文的自然选择学说媲美的生物学另一大理论－－孟德尔遗传定律被重新发现，一时在生物学界又掀起了一场大风波，支持孟德尔的和反对孟德尔的掐得热火朝天。

孟德尔(Gregor Johann Mendel, 1822－1884)按照孟德尔的定律，生物的每一个形状，比如说眼睛的颜色，都是由一对基因来控制的。这一对基因中的每一个，可能是显性，也可能是隐性。比如说褐色眼睛是显性的，由基因Ｂ控制，而蓝色眼睛是隐性的，由基因ｂ控制。假如有一对夫妇，一个是褐色眼睛，基因型是ＢＢ，一个是蓝色眼睛，基因型是ｂｂ，那么他们的子女的基因型是杂合体，为Ｂｂ，由于Ｂ是显性，表现为褐色，也就是他们的子女全部为褐色眼。又假定他们的子女自交，则其孙子的基因型分布是一个ＢＢ，两个Ｂｂ，一个ｂｂ，表现型则是三个褐色眼，一个蓝色眼。如此下去，他们的后代中褐色眼的岂不越来越多，蓝色眼的越来越少，最后只剩下褐色眼了？可是现在在西方人口中蓝色眼也不见得就比褐色眼少多少啊？因此孟德尔定律的反对者认为这是荒唐的。

G.H.哈代(1877－1947)当时英国的遗传学家普纳特(Reginald C. Punnett)是孟德尔定律的热情支持者，但面对反对者的这个指责，他也觉得无法自圆其说。有一天，他跟他的朋友、著名的数学家哈代(Gedfrey H. Hardy)共进午餐。普纳特向哈代简略介绍了孟德尔定律，然后说出了自己的困惑。哈代拿起笔在餐巾上算了一番，得出结论：如果没有其它因素加入的话，最初表现型的比例是多少，许多代以后也会是多少，而且一直保持不变。普纳特大喜过望，要求把这个结果拿去发表。哈代却拒绝了，在他看来，这个结论实在是太简单了，根本不值得发表，发表出来反而会影响他在数学界的名声。但是普纳特还是擅自把它发表了，并把它称为“哈代定律”。差不多同时，德国的医生温伯格(Wilhelm Weinberg)也独立作出了同样的发现，因此这条定律就被称为“哈代－温伯格定律”。后来，人们又发现美国的遗传学家卡斯特实际上在几年前就已发表了这条定律，只不过象当初的孟德尔定律一样被埋没了而已，所以这条简单的定律就有了一个长长的名称：卡斯特－哈代－温伯格定律，其现代表述是：遗传不会影响基因频率，也就是说，如果没有自然选择、突变和基因漂移的影响，一个生物群体中的表现型比例保持不变。这条定律表述的当然只是一种理想的状态，就象牛顿第一定律一样。然而，就象简简单单的牛顿第一定律是经典力学的基础，卡－哈－温定律也是群体遗传学的基础，对它的种种修正，构造了群体遗传学的大厦，也使群体遗传学成为生物学科中定量化最好的一门。

图中的哈代-温伯格抛物线代表哈代-温伯格平衡状态这条定律，就象孟德尔遗传定律，跟物理、化学定律都没有关系，它只是象物理、化学定律那样应用了数学工具而已。类似这样与物理、化学无关的生物学理论，数不胜数。物理、化学理论也就是在生物化学、生物物理应用比较多而已，但这些本来就是边缘交叉学科（比如我就称自己是搞化学的，而不是搞生物的），以这些交叉学科应用到物理化学定律便称生物学没有理论，就象见到一个混血儿就推断他的父母血统也不纯一样的可笑。即使是这些交叉学科，也并非就没有自己的一套理论。否则的话，我写论文写完“结果”就万事大吉了，还要写什么“讨论”？那可不就是要建立模型提出自己的一套理论吗？扯远了，再说一点数学家怎么拯救了生物学。孟德尔定律被重新发现，生物学家们乍一看，好象与自然选择学说相互矛盾。由于孟德尔定律是可以在实验室内不断被重复验证的，比自然选择学说更容易令人信服，因此自然选择学说一下子陷入了危机，生物学界又出现了五花八门的进化理论来取代自然选择学说－－这是本世纪二十年代的时候。但是有几个对这个问题感兴趣的数学家，包括费歇(Ronald A. Fisher)、哈尔登(John B.S. Haldanen)和怀特(Sewall G. Wright)，通过研究发现孟德尔定律与自然选择学说不仅不互相冲突，反而相辅相成得非常完美。只不过他们的研究涉及了繁琐的数学计算，又没有实验支持，一时未能为生物学界所接受。直到遗传学界出现了杜布赞斯基(Theodosius Dobzhansky)这位天才，既能看得懂费歇他们的工作，又能用实验去验证他们的结论，才使得孟德尔定律和自然选择学说完美地结合了起来。

费歇(Sir Ronald Fisher) 怀特(Sewall Wright)由此可见，在历史上数学家们对生物学实在是贡献良多，只不过他们很谦虚，至今在这里没见过有哪个学数学的要向生物学界邀功讨赏：），反而是几个学物理的根据薛定谔(Erwin Schrodinger)一本小册子，整天在此喋喋不休。对于那些坐井观天之辈，自以为学了物理就可以包治百病，对自己压根儿就一无所知的生物学也来指手划脚，不论是物理学的泰斗还是物理班的学生，我都劝他们先去修一门生物一零一再说。