1.跳跃式的突变——自然选择的工作基础

我们之前举例论证了基因结构的持久性，但因为这些事实司空见惯反而削弱了它的说服力。需要特例来证明法则，如果子女同父母之间的相似性不出现反例的话，就不会出现那些揭示微观遗传机制的精彩实验了，更不会去探寻自然选择原理。

我将最后这个重要主题作为引子，来展现相关实验。在此我很抱歉地声明一下，我不是个生物学家。

如今我们通过证明得知达尔文将最单一群体中出现的微小、连续、偶然的变异，包含在自然选择的事实中。这种看法是错误的，因为其中有些变异不是遗传。通过大麦实验可见一斑：测量一堆纯种大麦，根据测得的每一个麦穗长度的数据绘图，如图7所示。在这个图表中，纵轴代表每种长度的麦穗数量，横轴表示麦芒的长度。据我们的观察发现，麦穗中等长度占总体的多数，而麦芒无论长度增加或减少，麦穗的数量都会变少。然后我们挑选一组麦芒长度明显超出平均值的麦穗，取种子进行播种，然后统计新长出的麦穗。按照达尔文理论会得到一条最大值向右方偏移的曲线。也就是说，他认为通过选择可以增加麦芒的平均长度。如果是用真正纯种的大麦进行繁育，这种情况是不会发生的。对新选出的大麦经过播种收割后收集到的麦芒长度所制作的数据图可知，这个新的统计曲线跟第一条曲线是完全一样的。即使选麦芒特别短的麦穗做种子最后得到的曲线图也将与第一个图完全一样。因为细微的、连续的变异不是遗传的，所以对自然选择没有影响。显然这些变化不依赖遗传物质，它们是偶然出现的。可是在大约40 年前，德弗里斯发现哪怕是完全纯种繁育出的后代里，也有极少数的个体，比方说几万分之二三出现了细微的、“跳跃式”的变化。这种“跳跃式”并不是说变化相当大，而是一种非连续的变化，在未变与少许改变之间没有中间形式的过渡，德弗里斯将其称之为突变。突变理论让物理学家想起了量子论——在两个相邻的能级之间没有中间能量级，因此物理学家把德弗里斯的突变论比作生物学的量子论。其实突变是由基因分子中的量子跃迁引起的。1902年，德弗里斯第一次发表了他的理论，而当时量子论仅仅问世两年之久。由新一代科学家去发现它们之间的密切联系实属正常。