从生理实验到遗传数学

约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹(John Burdon Sanderson Haldane,1892—1964),常写作J. B. S. Haldane,是研究遗传、生理与生物统计的科学家。其父John Scott Haldane也研究生理学,但两人的署名与成果不能合并。霍尔丹在自传笔记中说,他自幼协助父亲做实验,大学接受的正式训练则是古典学。

他的研究并非只靠数学推演。自传特别提到摄入氯化铵等盐类后的生理反应研究;这类历史自我实验具有风险,不是可照搬的实验范例。伦敦大学学院档案还记载,1939年他受邀调查“忒提斯”号潜艇事故,战争期间继续从事相关研究和顾问工作,说明他的生理学兴趣与实际呼吸环境问题相连。

参考:[2] [3] [4]

把选择强度变成可计算的问题

1924年《自然选择与人工选择的数学理论》第一部分提出,解释进化不能只说选择会改变群体,还须说明改变需要多少代。模型应明确遗传方式、交配制度、选择强度,以及选择作用于哪些个体。这里的选择优势指生存至繁殖或留下后代的差异,不等于个体身体更强壮。

文章先处理单因子、完全显性、世代不重叠等简化情形,对随机交配与自体繁殖等情况分别计算。罕见的隐性有利因子多藏在杂合个体中,优势尚未表现,频率上升会很慢。因此,显隐性与交配结构不仅影响性状外观,也会改变进化速率。霍尔丹没有把这些限定模型宣称为所有遗传与进化的唯一机制。

参考:[1]

突变出现不等于必然建立

1927年第五部分将问题分成两个阶段:新突变只有极少数携带者时,随机的后代数决定它是否消失;积累到较多拷贝后,才适合讨论较稳定的频率变化。在所设的后代数近似泊松分布、优势较小等条件下,新出现显性有利因子的存续概率约为优势参数的两倍。这是近似结论,并非所有物种通用的固定成功率。

他进一步讨论正向与反向突变同选择的共同作用。有害因子可以因不断产生而未被清除,平衡位置取决于突变速率、选择和遗传方式。自交又会使隐性因子更容易表现,改变其建立机会。这样,孟德尔遗传不再与达尔文式自然选择对立,而成为计算群体变化的基础。

参考:[1]

伦敦与印度的研究教学

霍尔丹1933年任伦敦大学学院遗传学教授,1937年转任生物统计学教授,1957年离校。同年,他接受马哈拉诺比斯邀请,迁居印度并到加尔各答的印度统计研究所任研究教授;后来在布巴内斯瓦尔开展遗传与生物统计研究,1964年去世。

在印度,他重视生物学与数学、统计学共同教学,也通过学生研究当地群体与生物变异。Majumder的回顾指出,他支持研究所的综合教学计划,批评生物学学生过早放弃数学训练。这一教育工作延续了其研究方法:以清楚的生物问题起步,把观察转换为可比较、可检验的数量,而不是用公式取代观察。

参考:[3] [4]