瓦维洛夫：植物育种的重要贡献与发现

2023-10-31 理论教育版权反馈

【摘要】：瓦维洛夫还熟知达尔文通过自然选择而进化的理论。但是，瓦维洛夫相信，亲缘关系紧密的野生物种当中，变种也可能是一条重要的线索。作为一名植物育种学家，瓦维洛夫是为自己的国家工作的。瓦维洛夫知道，他是在寻找史前的历史。但是，瓦维洛夫相信，植物学和新兴的遗传学也能做出重要贡献。瓦维洛夫在波斯科考时发现，二粒小麦地里生长了一种杂草般的燕麦。瓦维洛夫指出，野生胡萝卜通常就是阿富汗葡萄园里的杂草。

1916年，29岁的尼古拉·伊万诺维奇·瓦维洛夫离开圣彼得堡前往波斯（今伊朗）探险。他内心有一个特定的目标，探寻世界上最重要的一些谷物的起源。

瓦维洛夫曾在英国学习，师从著名植物学家威廉·贝特森。在老师那里，他熟知了孟德尔关于遗传的理论。格里戈·孟德尔是一名奥古斯丁修会教士，他的研究工作通过威廉·贝特森得到了重振和推广，其中就包括他著名的豆科植物实验。孟德尔发现，肯定有某种“遗传单元”能够影响他的豌豆最后会长成绿色还是黄色，表面光滑还是充满褶皱。他并不知道这些“单元”是什么，但他却预言出这种东西的存在。现在我们知道，这些“单元”就是基因。1866年，孟德尔出版了德文版的《遗传原理》（Principles of Heredity）。40年后，贝特森将这部重要作品翻译成了英文，并在孟德尔观测资料和理论的基础上，为科学地研究遗传的学科取名“遗传学”（genetics）。

瓦维洛夫还熟知达尔文通过自然选择而进化的理论。在英国期间，他花费大量时间在达尔文的个人图书馆阅读书籍和笔记。这个图书馆就在剑桥大学，达尔文的儿子弗朗西斯则是剑桥的植物生理学教授。在那里，瓦维洛夫亲眼看到了查尔斯·达尔文对其前人的著作进行了多么详细和全面的研究，其中就包括德国著名植物学家阿尔方斯·德·康多尔的著作。在1855年出版的两本巨著中，康多尔研究了驯化植物的起源。达尔文在这两本书的页边和末尾处随手写了许多笔记。很显然，瓦维洛夫很高兴能从这些笔记中追踪达尔文思想的演变。达尔文的学者精神、思想的凝练、对生物进化过程的清晰理解，都让瓦维洛夫敬佩不已。他写道：“在达尔文之前，从未有人对生物变异以及选择的巨大作用进行过如此清晰、确定和充实的阐述。”

尼古拉·瓦维洛夫相信，达尔文的观点对于确定物种（包括驯化物种）最初形成于什么地方非常关键。达尔文在《物种起源》中阐述了他关于物种地理源头的观点，它实质上非常简单。任何物种的起源地都可能会在拥有该物种各型变体最多的地方。在现代研究中，这仍然是一条指导性的原则：拥有最强基因多样性和表型多样性的地方，很可能就是该物种存在时间最久的地方。这一原则很有用，但还是遇到了问题。因为，随着时间的推移，动植物会发生迁移。但是，瓦维洛夫相信，亲缘关系紧密的野生物种当中，变种也可能是一条重要的线索。于是，他拓展了自己的视野，将他所感兴趣的驯化谷物和其野生同类都纳入了研究范围。

作为一名植物育种学家，瓦维洛夫是为自己的国家工作的。为了能对俄国的农业经济和植物培育有用，他将各种植物的驯化变体作为自己的研究对象。但是，他同样又对自己工作中的历史和考古维度非常着迷。他相信，确定驯化物种的起源对于解释各民族的历史命运也是很重要的。他还意识到，弄清小麦的起源地，会使人看到人类历史上的一个关键时刻，即我们的祖先从仅仅采集野生食物进化到种植食物，从四处觅食的人向农民转变的时刻。瓦维洛夫知道，他是在寻找史前的历史。在人类发明文字书写之前很久，最早的物种驯化就发生了。他写道：“无疑，相比各种物件、刻印文字和雕塑等古时记录所能揭示的内容，人类文明和农业的历史与起源都要久远得多。”

长久以来，寻找驯化物种起源地一直是考古学家、历史学家和语言学家的专属领域。但是，瓦维洛夫相信，植物学和新兴的遗传学也能做出重要贡献。实际上，他非常蔑视传统证据的本质属性。“文献学家、考古学家和历史学家都只会说‘小麦’‘燕麦’和‘大麦’，”他于1924年写道，“而现有的植物学知识要求，种植的小麦分成13个品种，燕麦分成6个品种，所有品种都有很大差异。”(www.chuimin.cn)

他知道，研究不应该是不切实际的科学。他得到野外去，他需要了解土地和其上生长的植物。而最重要的是，他需要标本。他写道：“每一小包谷物、每一撮种子和每一捆成熟的穗子都具有极高的科研价值。”

瓦维洛夫从波斯科考回去时，找到了各个品种种植小麦中存在巨大多样性的证据。他将小麦分成三类，每一类都有数量不同的染色体。软质小麦（包括普通小麦和面包小麦）有21对染色体，硬质小麦（包括二粒小麦）有14对，而一粒小麦则只有7对。当时，在俄国，只种植六七种软质小麦。在波斯、布哈拉（位于今乌兹别克斯坦）和阿富汗，瓦维洛夫记录了约60种不同的小麦品种。他清楚，西南亚肯定是这种种植小麦的故乡。硬质小麦的分布则略有不同，在东地中海地区发生的变异最多。一粒小麦则又有不同——在希腊、小亚细亚、叙利亚、巴勒斯坦和美索不达米亚都发现了大量不同的品种。他写道：“最可能的情况是，小亚细亚（安纳托利亚）及其邻近地区是一粒小麦发生变异的中心。”

瓦维洛夫相信，不同的种植中心都对每一种小麦的特点有影响。这些影响对作为农业经济学家（致力于改良谷物的人）的他都有意义。硬质小麦，比如二粒小麦，源于地中海沿岸，那里春秋潮湿而夏季干燥。它们发芽和初生时期需要水分，但是一旦成熟就非常耐旱。瓦维洛夫相信，二粒小麦是种植最早的小麦，他在文章中把它称为“古代农业民族用于做面包的小麦”。对于后来一粒小麦的出现，他的理论也很令人感兴趣。

当最早的农民开始种植小麦时，他们就发现，有一些其他的植物似乎很喜欢与小麦生活在一起。他们发现了杂草，其中一些杂草自身最终也成为人们种植的植物。在当时的小麦和大麦田里，野生黑麦和燕麦都是很常见的杂草。瓦维洛夫认为，在冬天，或者在贫瘠的土地上，又或者在恶劣的气候下，人们会用黑麦取代小麦，因为在上述环境下，黑麦要比原本种的小麦耐受力更强。这样，人类就开始种植黑麦了。瓦维洛夫在波斯科考时发现，二粒小麦地里生长了一种杂草般的燕麦。他认为，农民如果想在更北的地区种植二粒小麦，就会发现燕麦会占据他们的田地。实际上，农民是将燕麦作为一种谷物来种植的。

瓦维洛夫相信有许多植物开始都是伴生杂草，后来才变成人类种植的谷物。在这一点上，他提供了大量证据。亚麻最先就是亚麻籽作物当中的杂草，而芝麻菜最先则是亚麻地里的杂草。瓦维洛夫指出，野生胡萝卜通常就是阿富汗葡萄园里的杂草。他写到，在阿富汗，“野生胡萝卜实际上是主动让当地农学家培育出来的”。与此相似，野豌豆、豌豆和芫荽最先很可能就是禾谷类作物当中的杂草。瓦维洛夫认为，安纳托利亚二粒小麦田里蔓延生长的杂草中，有一种自身后来也变成了一种重要的谷类作物——一粒小麦。

瓦维洛夫：植物育种的重要贡献与发现

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