1.“跳躍式”的突變——自然選擇的工作場地

前面我們論證的基因結構的持久性，提出了一般的論據，但僅有此并不具備強烈的說服力。“例外提供了法則的證明”，如果子女與父母之間的相似性沒有例外的話，我們就不會潛心研究微觀的遺傳機制，更不會去揭示宏觀的自然選擇原理。

我把剛剛提到的自然選擇作為介紹有關實驗的導引。我們知道達爾文犯了一個巨大的錯誤，他把在最單一的群體中也會出現的細微、偶然的連續變異當做是自然選擇的題中之義。這種錯誤的想法被后來的實驗證實了，因為有些變異確實是不遺傳的。打個比方，如果拿來一捆純種的大麥，測量每一個麥穗的麥芒長度，然后根據這些數據作圖，如圖7所示。這是以麥穗數相對于麥芒的長度而作的圖。中等長度占優勢，長度增加和長度減少，麥穗數都要減少。把麥芒超過平均長度的麥穗拿出來（圖中涂黑色的那一組），把它們的種子播種并等候其長出來。對新長出來的大麥作同樣的統計，我們按照達爾文的理論將會預期一條極大值向右方移動的曲線。也就是說，他可以通過選擇來增加麥芒的平均長度。但是如果選用的是絕對純種的大麥，就不會是這種情況了。選擇出來的大麥播種，經過統計作圖，與第一條曲線是一樣的。如果選擇麥芒特別短的做實驗，進行統計作圖后也是一樣的。細微的、連續的變異是不遺傳的，因此選擇沒有效果。這些變化不是以遺傳物質的結構為基礎的，它們是偶然出現的。但是，在上面的討論中，我們忽視了突變。40多年前，荷蘭人德佛里斯（deVries）發現，在完全純種繁殖的后代中也有極少數的例外個體，比如有幾萬分之二三的概率，它們身上出現了細微但卻是“跳躍式”的變化。這種“跳躍式”的變化不一定非常大，但卻是一種不連續的變化——在沒有改變和改變之間沒有過渡形式，所以德佛里斯稱之為突變。突變的理論容易使一個物理學家想起量子論——在兩個相鄰的能量級之間沒有中間能量，因此他愿意把德佛里斯的突變理論稱為生物學的量子論。事實上，突變是由基因分子中的量子躍遷而引起的。1902年，當德佛里斯第一次發表他的理論觀點時，量子論問世僅有兩年時間。因此，由另一代學者去發現兩者之間的關系也就是很正常的了。

圖7　純種大麥的麥芒長度的統計。涂黑色的那組是選做播種的（本圖細節并不是根據實際實驗畫出的，僅作說明之用）