千百年来，人们从纷乱的自然现象中注意到：“种瓜得瓜，种豆得豆”，“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”。这是一个普遍的遗传现象，那么，究竟是什么物质决定着“父子”之间的相似性？遗传信息是怎样被传递的呢？上一辈的某些疾病，某些优点或缺点也会遗传吗？
1.遗传规律之分离定律
德国生物学家孟德尔从1857年起就开始在他任职的修道院后面的空地上，以豌豆作材料进行了许多杂交试验，经过八年的努力工作，他从他的实验结果分析中发现了分离定律和自由组合定律。
我们知道，豌豆是一种很容易栽培、生长期又短的严格自花授粉的植物。豌豆有许多不同的品种。在这些品种中，有高茎的和矮茎的，有开红花的，也有开白花的，种子有黄的和绿的，种皮有圆滑的和皱缩的，等等。孟德尔首先选择具有一对相对性状的豌豆进行杂交试验。例如他把纯的高茎豌豆和纯的矮茎豌豆作为亲本进行杂交，得到的杂种一代（F1）全部是高茎的，只表现一个亲本的性状。通常把这个在F1中表现出来的性状，叫做隐性性状。当用F1自交时，得到的杂种二代（F2）就不是只有高茎的性状，而是高茎和矮茎的性状都得到表现，不过矮茎的数目要少一些，高茎和矮茎的比例是三比一。
为什么会出现这种现象？孟德尔作了科学的分析，他认为F2不同类型的数目，是由于两种花粉细胞，对两种卵细胞随机受精的结果，从而推断出生物的性状是由某种遗传因子所控制的。比如说，豌豆的高茎和矮茎分别是由一对遗传因子决定的，高茎的遗传因子用DD表示，矮茎的用dd表示。在F1中表现出来的叫显性因子（如DD），没有表现出来的叫隐性因子。因此，当用F1自交时必然会发生分离，如图所示。纯合子表现为显性性状或隐性性状，所以得到显性和隐性的三比一的比例。例如，含有D和d的杂种一代在产生配子时，D和d的数目是相等的，而各种不同的配子在结合时又有着同等的机会，所以在F2中表现为DD（1）：Dd（2）：dd（1）或高：矮=3：1的规律。
这种解释是否正确，孟德尔用杂种子一代跟亲本回交的方法作了进一步的验证。他让子一代的杂合高茎（Dd）豌豆，与纯合显性亲本（DD）或纯合隐性亲本（dd）交配。按照上述分离假设，杂合子一代（Dd）必定产生D和d两种配子，而纯合亲本（DD或dd）只产生D或d一种配子。因此，让杂合一代跟纯合显性新本交配，后代必定都是高茎豌豆，没有矮茎豌豆；如果让杂合一代跟纯合隐性亲本交配，其后代必定是高茎豌豆和矮茎豌豆各半。实验的结果跟预期的完全一致，证明分离假设是正确的。后来，人们发现很多生物性状的遗传都符合孟德尔的遗传因子杂交分离假设，因此就把孟尔发现的一对遗传因子在杂合状态下并不相互影响，而在配子形成时又按原样分离到配子中去的规律，叫分离定律。
分离定律告诉我们：第一，个体上的种种性状是由基因决定的；第二，基因在体细胞中成双存在，在生殖细胞中则是成单的；第三，基因由于强弱不同，有显性和隐性现象，F2显性和隐性的比率是三比一；第四，遗传性状和遗传基础是有联系又有区别的，遗传性状指的是个体所有可见性状的总和，遗传学上叫做表现型，而遗传基础则是指个体所有的遗传内容的总和，遗传学上叫做基因型。不同的基因型有不同的表现型，也可以有相同的表现型。例如：DD的表现为高茎，dd的表现为矮茎；而DD和Dd则均表现为高茎。DD和Dd虽然表现型是相同的，但它们的基因型是不同的。因此，它们在性状遗传上是有差别的。DD的后代总是高茎，而Dd的后代则有分离。
分离定律对于我们掌握育种工作的主动权是很有帮助的。比方说，根据分离定律，F1往往表现一致，从F2开始会有连续几代的性状分离。因此，在动植物的杂交育种工作中，我们应从F2就要进行选择；同时，采取连续自交的方法，继续繁殖并观察后代的表现，以鉴定所选择的类型在遗传上是否稳定。
此外，分离定律还能帮助我们弄明白近亲繁殖不好的道理。分离定律告诉我们，儿女的基因一半来自父方，一半来自母方，因此父母的亲生儿女之间有二分之一的基因是相同的，依此类推，同胞兄妹之间有四分之一的基因是相同的……就是说，近亲在遗传学上来说，意味着他们有很多基因是相同的。因为这个缘故，近亲结婚致病基因结合的机会比非近亲结婚大得多，从而使隐性遗传病的发生率增高。据估计，正常人身上每人都带有五六种隐性病基因，由于是杂合的，被等位的正常显性基因所掩盖，并不表现病态。在群体中，你带有这五六种隐性致病基因，他带有五六种隐性致病基因，不容易造成同一种隐性致病基因相遇（纯合）。在近亲之间，由于有许多基因是相同的，这就容易导致后代出现隐性遗传病患者。所以，我国的婚姻法规定“三代以内的旁系血亲”禁止结婚。
2.遗传学之自由组合定律
不难看出，分离定律所解释的是一对相对性状在生物遗传过程中的作用和表现。那么，那么两对相对性状在生物遗传过程中又是如何作用的呢？它们之间会不会相互干扰？生物杂交后这两对性状是如何表现的？如果有三对性状或更多的呢？这就是遗传学第二定律要解决的问题，这个定律又被称为自由组合定律或者孟德尔第二定律。
一对相对性状的遗传符合分离定律，那么孟德尔紧接着就想到，两对或更多对相对性状的杂交是否也可以用分离定律来解释呢？
于是孟德尔做了一些试验来验证他的这个想法。他选择了这样两个豌豆亲本进行杂交：
一个是双显性亲本：种子是圆粒的，黄色的；一个是双隐性亲本：种子是皱粒的，绿色的。
其中豌豆种子圆粒（用大写字母R来表示）相对于皱粒（用小写字母r来表示）来说为显性，豌豆种子黄色（用大写字母Y来表示）相对于绿色（用小写字母y来表示）来说是显性。
孟德尔用黄色、圆粒种子的豌豆，与绿色、皱粒种子的豌喜杂交，得到子一代F1种子，F1种子都是黄色、圆粒的，把F1种子种下去成长植株、再进行自交，所得到的F2种子出现了四种类型，其中两种类型与亲本相同，两种为双亲性状重组的新类型，这四种类型表现出一定的比例。其比例为9（黄圆）：3（圆）：3（黄皱）：1（绿皱）。具体过程如下：
亲本P：黄色圆粒P（YYRR）×绿色皱粒P（yyrr）
子一代F1：黄色圆粒F1（YYRR）×黄色圆粒F1（YyRr）
子二代F2：黄色圆粒F2绿色圆粒F2黄色皱粒F2绿色皱粒F2
比例为：9：3：3：1
一方面，从一对性状中所得到的分离定律，在这里仍然得到了验证。因为，分别就一对性状来说，圆粒：皱粒=（9+3）：（3+1）=12：4=3：1；黄色：绿色=（9+3）：（3+1）=12：4=3：1.每一对相对性状的分离比例都为3：1，说明在杂交后代中，各相对性状的分离是独立的、互不干扰的。也就是说，种子颜色的分离和种子形状的分离彼此互不影响。
但另一方面，这里子二代F2出现了圆粒黄色、圆粒绿色、皱粒黄色、皱粒绿色四种子代。并且还有一个9：3：3：1的比例，这又做何解释呢？
孟德尔没设想：豌豆的种子，黄色与绿色这一对相对性状是由一对遗传因子Y和y控制的；豌豆的粒形，圆粒与皱粒这一对相对性状是由另一对遗传因子R的r控制的。如果一个亲本是黄色圆粒豌豆（YYRR），按照分离定律它只能产生一种配子YR，另外一个亲本是绿色皱粒豌豆（yyrr），也只能产生一种配子yr。两个亲本杂交，受精时雌雄配子结合，其子一代F1种子的基因型为YyRr，表现为黄色圆粒。
F1植株在产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，各自独立地分配到配子中去，从而使得同对的遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合，这个组合细化就是：
（1）Y可以跟R在一起表成YR；
（2）Y也可以跟r在一起形成Yr；
（3）y可以跟R在一起形成yR；
（4）y也可以跟r在一起形成yr；
因此产生四种配子YR、Yr、yR、yr，这四种配子的比例是相等的。
雌雄配子结合在一起就会产生16种随机组合，产生的F2种子有9种基因型，4种表现型，其中黄圆占9/16，绿圆占3/16，绿皱占1/16，从而表现为9：3：3：1的比例。
由于存在着显性，不管基因型是YYRR，还是YyRr，只要有Y的R，都只表现圆形苏粒的特性。所以，就获得了特有的9：3：3：1比例。
3.基因怎样控制遗传
基因究竟是怎样控制性状的呢？这是科学家始终关注的关键问题，这个问题非常复杂，表现形式也不一样。
从1940年开始，遗传学家比德尔和美国的生物学家塔特姆合作，用红色面包霉做材料进行研究。他们发现它有很多优点，如繁殖快，培养方法简单和有显著的生化效应等，因此研究工作进展顺利，并且得到了巨大的成果。他们用X射线照射红色面包霉的分生孢子，使它发生突变。然后把这些孢子放到基本培养基（含有一些无机盐、糖和维生素等）上培养，发现其中有些孢子不能生长。这可能是由于基因的突变，丧失了合成果种生活物质的能力，而这种生活物质又是红色面包霉在正常生长中不可缺少的，所以它就无法生长。如果在基本培养基中补足了这些物质，那么孢子就能继续生长。应用这种办法，比德尔和塔特姆查明了各个基因和各类生活物质合成能力的关系，发现有些基因和氨基酸的合成有关、有些基因和维生素的合成有关，等等。
经过进一步研究，比德尔和塔特姆发现，在红色面包霉的生物合成中，每一阶段都受到一个基因的支配，当这个基因因为突变而停止活动的时候，就会中断这种酶的反应。这说明在生物合成过程中酶的活动是受基因支配的，也就是说，基因和酶的特性是同一序列的。于是他们在1946年提出了“一个基因一个酶”的理论，用来说明基因通过酶控制性状发育的观点，就是一个基因控制一个酶的合成。具体地说，每一个基因都是操纵一个并且只有一个酶的合成，因此控制那个酶所催化的单个化学反应。我们知道酶具有催化和控制生物体内化学瓜的特殊才能，这样，基因就通过控制酶的合成而控制生物体内的化学反应，并最终控制生物的性状表达。虽然“一个基因一个酶”的理论，既没有探究基因的物理、化学本性，也没有研究基因究竟怎样导向酶的形成，但是它一次从生化学的角度来研究遗传问题，注意到基因的生化效应，在探索基因作用机理方面是有很大贡献的。
但生物学家到后来发现问题不是那么简单，基因有时并不控制酶的合成，而是蛋白质的空间结构，从而达到控制性状的目的，于是在此基础上，遗传学家和生物化学家又提出了“一个基因一条多肽链”的假说，一个酶是由许多多肽链构成的。这样若干个基因控制若干个多肽链，这些多肽链又构成一个酶，并最终控制生物性状表达。
近年来，许多实验室对真核细胞基因的分析研究表明：DNA上的密码顺序一般并不是连续的，而是间断的；中间插入了不表达的，甚至产物不是蛋白质的DNA，相继发现“不连续的结构基因”、“路跃基因”、“重叠基因”等。这些研究成果说明，功能上相关的各个基因，不一定紧密连锁成操纵子的形式，它们不但可以分散在不同染色体或者同一染色体的不同部门上，而且同一个基因还可以分成几个部分。因此，过去的“一个基因一个酶”或者“一个基因一条多肽链”的说法就不够确切和全面了。实际上，基因控制生物性状的遗传是非常复杂的，有直接作用，有间接作用，还有依靠一种叫做操纵子的东西来控制生物的遗传，甚至还受到环境的影响等等。
如果基因的最后产物是结构蛋白，基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状，从这个意义上说，可以看做是基因对性状表现的直接作用。
基因通过控制酶的合成，间接地作用于性状表现，这种情况比上述的第一种情况更为普遍。例如，高茎豌豆和矮茎豌豆，高茎（T）对矮茎（t）是显性。据研究，高茎豌豆含有一种能促进节间细胞伸长的物质——赤霉素，它是一类植物激素。赤霉素的产生需要酶的催化，而高茎豌豆的T基因的特定碱基序列，能够通过转录、翻译产生出促使赤霉素形成的酶，这种酶催化赤霉素的形成，赤霉素促进节间细胞生长，于是表现为高茎。而矮茎基因t，则不能产生这种酶，因而也不能产生赤霉素，节间细胞生长受到限制，表现为矮茎豌豆。
4.人的性格与基因有关
你也许从电视上看到这样一条新闻：河南省32岁的走钢丝演员冯九山跨越黄河壶口瀑布，创造了高空走钢丝最长的世界吉尼斯记录。美籍加拿大人科克伦也曾手持平衡杆在我国长江三峡上空走过，令世界为之轰动。生活中总有一些人“胆大包天”，敢于冒险，也有一些人谨慎胆小，行为保守。人们不禁要问，这种区别究竟是天生造就的，还是社会环境促成的？最新的科学证据表明，人的性格确实和遗传基因有关。
世界上的确有一些人喜欢“寻求新奇”。他们的典型性格是，总想从事一种充满惊奇和风险的运动，如高空走钢丝、空中花样跳伞、海上冲浪、滑水等，冯九山的和科克伦就属于这样性格的人。在日常生活中，他们有的人经常重新安排自己房间的家具以图新鲜，有的人渴望“跳槽”，从一种工作岗位换到另一种工作岗位。他们为什么敢于冒险，追求新奇，形成这样性格的生理机制和过程又是什么？这些问题一直困扰着科学家。
长期以来，人们一直认为人的性格是由自身经历和周围环境决定的，俗语“近朱者赤、近墨者黑”指的就是这个道理。然而，最新的科学证据表明，有些人敢冒险，追求新奇，至少有一部分原因是他们身上的遗传基因与众不同。1996年初，由以色列和美国的科学家组成的研究小组各自单独发表声明：他们已经发现人的第11号染色体上有一种叫D4DR的遗传基因，对人的性格有不可忽视的影响。这是人类首次把一些人的性格特征与一个具体的基因明确地联系在一起。
早在100多年前，奥地利科学家孟德尔在花圃里做豌豆试验时就已经发现，所有生物的特征和外形都是由一种化学的遗传因子决定的，这种化学的遗传因子就是后来由美国生物学家摩尔根定义的“基因”。在过去遗传学成果辉煌的日子里，人们用基因来解释和治疗遗传疾病，却不能用基因来解释和判定人的性格和气质。现在，新发现的基因可决定的复杂性格，那么将来科学家可以通过控制基因来转变人的性格和气质，甚至还会造出具有某种性格的新人来。
另外，这一发现还预示，随着分子生物学的发展，人们最终将能精密地绘出像身高、体重、情感、性格等人体特征的遗传基因图，并能运用生物和医学的手段来控制人的感情，重塑人的性格，改变人的行为。正如纽约大学的尼尔坎教授所说：“新发现的基因，促使一种全新遗传学的诞生，即遗传学不仅能够控制疾病，而且可以在特定的范围内解释人的性格和行为，它有着如此巨大的感染力，可让对人们身上发生的每一件事从单一的生物学的角度来找出原因。”
在1996年初新出版的一期美国《自然遗传学》杂志上，发表了两份研究报告，一份是一群志愿者的问卷式性格调查，另一份是对他们血液进行的基因分析。这两份研究报告分别是由美国家癌症研究所所长海姆带领的研究小组和以色列赫兹格纪念医院的理查德·艾泼斯坦博士为首的研究小组作出的。他们在研究报告中指出，那些富有冒险精神和容易兴奋的人，其中大脑中的D4DR基因，比起那些较为冷漠和沉默的人来讲，结构更长。研究小组对124个志愿者进行了问卷式调查，在美国对315个志愿者进行了问卷式调查。他们对被调查者询问了诸如有时你是否出自兴奋和冲动去干某件事等问题，并得出结论，D4DR较长的人在追求新奇上要比DDR基因含有遗传指令，能够在大脑中构成许多受体。这些受体分布在人的神经元表面，接受一种叫做多巴胺的化学物质。这种物质会持续地激起人们敢于冒险，寻新奇的欲望。
为了验证上述结论，美国麦吉尔大学教授米勒做了这样的实验：他把新出生的幼鼠分开15分钟，继而在一天中对它们施加6小时的外部压力。结果发现，大脑化学物的受体和调节受体的D4DR基因都发生了变化。他说，那些受到外部压力的幼稚鼠就像具有较多受体的小狗一样成，并有产生过多压力激素的趋向。显然，幼时的心理感受，即生理和遗传的作用的初期决定着动物产生“寻求新奇”的大脑受体的多少。
科学家们还发现D4DR基因有调节多巴胺的功能。多巴胺在人脑中起到化学信使的作用，可使人产生情感和欢乐。研究报告的作者之一，生物遗传学家丁·本杰明博士描述说：“现在已清楚，当一个多巴胺分子向一个细胞游移，并触到细胞壁后，那些基因结构形式较长的人，反映比较大。”这就是说，较大的基因可形成较长的受体，较长的受体不知不觉会引起人脑中多巴胺的感应，从而使人想要蹦跳、冲动，敢于冒险。
以空中行走演员拿冯九山和科克伦为例，他们从小就有敢冒风险、追求新奇的愿望和经历。多年来，他们刻苦训练，积累经验，练就了一身登高踏索如履平地的硬功夫。而有的人从小就有“恐高症”，从100米高的楼顶向下看都会头昏眼花，双腿发抖。而冯九山他们很可能压根儿就没有害怕登高的遗传基因。当冯九山走到咆哮着的壶口瀑布上空时，还做了个漂亮的“燕子探海”动作，把在下面观看的黄河两岸观众惊出了一身冷汗，继而又报以热烈的掌声。
中国人常言：“种瓜得瓜，种豆得豆”，“江山易改，本性难移”。这是说任何生物能把自己的一些特性遗传给后代。人的性格遗传也是这样。美国和以色列科学家经过多年研究，终于搞清楚，影响人的性格的D4DR遗传基因有着不同的形式。其中一种比较长。由7个重复的DNA结构序列组成；另一种比较短，只有4个重复的DNA结构序列组成。脑部的D4DR基因较长的人，在敢于冒险、追求新奇方面的得分较高。这些人容易兴奋，善变，激动，性情急躁，喜欢冒险，比较大方。D4DR基因较短的人，得分较低。他们比较喜欢思考，忠实，温和，个性拘谨，恬淡寡欲，并注意节俭。
美国和以色列科学家还指出：遗传对人的性格有不可忽视的影响，害羞的小男孩子很可能到了老年仍是个害羞的老爷爷；而胆小怕事的人也很可能一辈子都会提心吊胆地过日子。但是，要真正找到决定这些性格的具体基因，还需要做很多研究工作。
不过，遗传对人的性格的影响是很有限的。大量试验数据表明，D4DR遗传基因的长短对一个人是否喜欢坐过山车等冒险行为的影响只有10%。研究人员还设想了另外四五个与多巴胺有关的遗传基因。但是，华盛顿大学的心理学家克洛林格认为，任何种类的遗传基因对寻求新奇者的性格影响还不到一半。
俗语说，时势造英雄。不同的社会环境和场所对同一种类型的人可能产生完全不同的结果。正如弗吉利亚大学的遗传学家格底斯曼所说的那样：“人的性格，行为就像人的气质一样，最终还是主要靠后天的培养和机会。有些D4DR遗传基因较长的寻求新奇者可以成为一个连续作案的杀人犯。但是，在战场上，他也可能成为战斗的英雄。”
总之，科学家们相信，大多数人的性特征是先天和后天两种因素共同影响下形成的，培养良好的性格要从家庭做起，家庭和睦和父母爱护是孩子们性格健康的基石，只有在良好家庭环境下成长起来的人才会有良好的性格。巴甫洛夫说得好：“性格是天生与后生的合金，性格受于祖代的遗传，在现实生活中又不断改变、完善。”
科学家发现了D4DR遗传基因，填补了性格遗传上的空白。但是，这一发现也带来了一些副作用，伦理学家担心，大公司的老板将会运用遗传学的这一研究成果来解雇那些“寻求新奇者”；保险公司的经理也会拒绝爱冲动的人前来投保；父母也将会要求对出生的孩子作产前检查，以便淘汰那些有着错误性格基因的孩子。艾泼斯坦博士不无担心地说：“这些现象如果盛行开来，将会带来严重的社会问题。”但愿人们能正确对待这一研究成果。尽量消除其负面影响。
