“假说—演绎法”的应用

王天誉

假说演绎法是科学探索中一种非常重要的科学方法，在遗传学发展过程中有着非常重要的应用。近年高考题中有关“假说演绎法”的题目频繁出现，重点考查假说演绎法的应用。以下将对高中生物学中假说演绎法的应用进行简单概括。

一、方法介绍

“假说—演绎法”是在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理得出的预期结果。如果实验结果与预期结果一致，就证明假说是正确的；反之，则证明假说是错误的。其基本思路简要表示如下：提出问题→做出假说→演绎推理→预期结果→根据实验结果与预测结果是否一致，判断假说是否正确→得出结论（即正确的假说）。

二、“假说—演绎法”应用举例

以人教版高中生物必修二第一章第一节“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”为例介绍“假说—演绎法”的应用。

1.提出问题。在孟德尔以前，人们对生物的遗传也进行了探索。但这些探索都没有用实验的方法进行，大多是猜想和臆断，所以不能对生物的遗传作出科学的解释。孟德尔设想，对生物的遗传规律用实验的方法进行探究，可能从中找出遗传的科学规律。

豌豆是自花授粉植物，后代一般是纯种；豌豆的相对性状区别比较明显，易于观察和分析。孟德尔运用豌豆作实验材料，设计了具有相对性状的豌豆作为亲本进行杂交，得到杂交子一代，让杂交子一代自交，得到了杂交子二代。

孟德尔观察和分析了杂交子一代和子二代性状表现和不同性狀表现的个体的数据。在分析数据以前，孟德尔对实验中出现的各种现象进行概念规范，建立了一套杂交实验知识的概念体系。孟德尔在分析杂交子二代的数据时，运用当时数学领域的最新成果——统计学。所以他对数据分析的规律性和科学性都比较强。孟德尔发现，用具有一对相对性状的豌豆杂交，杂交子一代都表现为显性性状；子二代都表现出3∶1的性状分离比。

2.做出假说。

（1）生物的性状遗传是由基因（孟德尔当时称遗传因子）控制的。

（2）根本原因（后来的分离定律）：控制某个性状遗传的基因在体细胞中成对存在，在生殖细胞中成单个存在。

（3）必要因素：雌雄配子受精机会均等。

（4）重要条件：个体发育（基因的表达）必须具有适宜的环境条件。

以上就是“孟德尔假设”的主要内容。用孟德尔假设能够圆满地解释植物杂交实验中出现的各种实验结果。

3.演绎推理。“孟德尔假设”能圆满地解释植物杂交实验的实验结果。他进一步设想，如果他的假设是正确的，则他的假设不仅能够解释以上相同类型的杂交实验结果，还要能够解释并预期其他不同类型的杂交实验结果。因此，孟德尔根据“孟德尔假设”设计了测交实验，即把杂交子一代与隐性类型相交，根据“孟德尔假设”的预期，测交后代会出现1∶1的性状分离结果。

4.验证假说。孟德尔做完测交实验，并对其结果进行统计分析，果然与“孟德尔假设”预期的结果完全相符。

5.分析结果，得出结论。“孟德尔假设”是从实践中得出的，现在又被测交实验检验是正确的。所以，孟德尔假设可以上升为理论，即基因的分离定律。

三、“假说—演绎法”的推广应用

素材：人教版高中生物必修二第三章第一节“DNA是主要的遗传物质”。其中DNA是遗传物质的发现史是“假设—演绎法”一次成功的应用。案例如下。

1.提出问题。20世纪20年代以前，人们一直认为蛋白质是遗传物质。首先向这一观点提出挑战的是艾弗里，而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲斯的实验基础上进行的。

1928年，英国科学家格里菲思利用肺炎双球菌进行转化实验：①无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，小鼠不死亡；②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，小鼠死亡；③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，小鼠不死亡；④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内，小鼠死亡。格里菲思的结论：第④组实验鼠体内可分离出有毒性的S型活细菌，推测已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质。

在此基础上，1944年美国的科学家艾弗里和他的同事改进了格里菲斯的实验：①从S型活细菌中提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质；②将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落；③将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落；④将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。

2.做出假说。通过观察和实验，艾弗里提出假说：S型细菌的DNA是促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质，DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。在格里菲斯实验中，用65℃温度对S型细菌进行加热处理，仅仅使蛋白质变性，而DNA在缓慢降温后仍然可以复性，称为“转化因子”。另一方面，R型活肺炎双球菌（受体菌）在生长后期约40分钟内处于“感受态”，吸收外源DNA的能力比其他时期大1000倍。加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌，外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，受体细胞获得了新的遗传信息，使受体菌的遗传特性发生改变，于是R型细菌转化为S型细菌。

3.演绎推理。根据艾弗里提出DNA是遗传物质的假说，即DNA控制生物的遗传性状。噬菌体侵染细菌，噬菌体DNA进入细菌体内，蛋白质外壳留在细菌表面，在噬菌体DNA指导下利用细菌体内的核苷酸、氨基酸等原料合成噬菌体的DNA与蛋白质，新合成的子代噬菌体具有与亲代噬菌体相同的遗传特性。

4.验证假说。1952年，科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作实验材料，用不同放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌，实验推理子代噬菌体具有与亲代噬菌体相同的遗传特性，同时部分子代噬菌体DNA有放射性，蛋白质外壳均无放射性。

5.分析结果，得出结论。用32P标记DNA的噬菌体与未标记的细菌混合培养一段时间后，搅拌、离心，实验结果是上清液放射性很高，沉淀物放射性很低，表明部分子代噬菌体DNA中有32P标记；另一组实验35S标记蛋白质的噬菌体与未标记的细菌混合培养一段时间后，搅拌、离心，实验结果是上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，表明子代噬菌体外壳蛋白均无35S标记，实验结果与预期结果一致，最终证明DNA是遗传物质假说的正确性。