神父孟德尔的科学大师风采傅继梁孟德尔大事年表

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1、神神 父父 孟孟 德德 尔尔 的的科科 学学 大大 师师 风风 采采傅傅 继继 梁梁孟孟 德德 尔尔 大大 事事 年年 表表 1822 7月月22日生于奥地利日生于奥地利Heigendorf镇的一个农民家庭镇的一个农民家庭 1841 进入进入Olmutg哲学学院读书哲学学院读书 1843 因父亲破产进入因父亲破产进入Augustinian修道院修道院 1847 被任命为神父被任命为神父 1851 开始在开始在Vienna大学学习大学学习 1854 回到修道院，并在一所高等技术学院兼职回到修道院，并在一所高等技术学院兼职 1856 开始豌豆杂交实验开始豌豆杂交实验 1865 2月月8日和日和3月

2、月8日在布尔诺自然科学学会宣读论文日在布尔诺自然科学学会宣读论文 1866 论文发表于论文发表于 J. Brno Natual History Society 1868 当选为修道院院长当选为修道院院长 1884 1月月6日因患肾炎不治而与世长辞，享年仅日因患肾炎不治而与世长辞，享年仅62岁岁 实验材料的选择实验材料的选择 豌豆豌豆 Pisum sativumPisum sativum观察指标的选择观察指标的选择 整体整体 vs. vs.性状性状孟孟 德德 尔尔 的的 实实 验验亲代（亲代（P）红花红花白花白花杂交子一代（杂交子一代（F1）红花红花红花红花705白花白花224显性（显性（dom

3、inant）隐性（隐性（recessive）分离（分离（segregation）杂交子二代（杂交子二代（F2）自交自交 孟德尔对豌豆七对性状的杂交试验结果孟德尔对豌豆七对性状的杂交试验结果性状子二代性状子二代分离比（%）显性隐性合计显性隐性子一代(显性)红花白花红花70522492975.924.1植株高植株矮植株高787227106474.026.0种皮黄色种皮绿色黄色60222001802375.124.9种子饱满种子皱缩饱满54741850732474.725.3腋生花顶生花腋生65120785875.924.1豆荚胖豆荚瘪胖882299118174.725.3豆荚绿色豆荚黄色绿4281

4、5258073.826.2总计（或平均）1494950101995974.925.1孟孟 德德 尔尔 的的 思思 路路杂交子二代的分离表明杂交子一代虽然开红花，但杂交子二代的分离表明杂交子一代虽然开红花，但它必定从白花亲本得到了白花的遗传因子。它必定从白花亲本得到了白花的遗传因子。可以推论：决定一对相对性状的遗传因子在同一个生可以推论：决定一对相对性状的遗传因子在同一个生物体内各别存在，不沾染，不融合。在遗传性状的表物体内各别存在，不沾染，不融合。在遗传性状的表达和传递中，决定相对性状的因子是独立的。即遗传达和传递中，决定相对性状的因子是独立的。即遗传因子在结构和功能上是相对独立的。因子在结构

5、和功能上是相对独立的。红花因子和白花因子在子一代的整个生活史中始终红花因子和白花因子在子一代的整个生活史中始终并存相伴，却互相毫不沾染，并在子一代形成生殖细并存相伴，却互相毫不沾染，并在子一代形成生殖细胞相互分离。胞相互分离。孟德尔的理论假设孟德尔的理论假设 遗传性状是由遗传因子决定的，性状不混合反映了遗传性状是由遗传因子决定的，性状不混合反映了遗传因子的相对独立性，即基因在本质上是具有粒遗传因子的相对独立性，即基因在本质上是具有粒子性的。子性的。 每对相对性状由一对遗传因子控制，这对因子中一每对相对性状由一对遗传因子控制，这对因子中一个来自父源生殖细胞（精子），一个来自母源生殖个来自父源生殖

6、细胞（精子），一个来自母源生殖细胞（卵）。即每个生殖细胞只带有这对遗传因子细胞（卵）。即每个生殖细胞只带有这对遗传因子中的一个，受精后的合子才带有成双配对的遗传因中的一个，受精后的合子才带有成双配对的遗传因子。子。 在生殖细胞发生过程中，成对的遗传因子相互分离，在生殖细胞发生过程中，成对的遗传因子相互分离，分别进入不同的生殖细胞，每个生殖细胞只得到每分别进入不同的生殖细胞，每个生殖细胞只得到每对遗传因子中的一个。对遗传因子中的一个。两性生殖细胞的结合是随机的，与其所携带的遗两性生殖细胞的结合是随机的，与其所携带的遗传因子无关传因子无关。 当显性因子与显性因子或显性因子和隐性因子共当显性因子与显

7、性因子或显性因子和隐性因子共存于一个个体时，个体呈显性性状，只有两个隐性存于一个个体时，个体呈显性性状，只有两个隐性因子共存于一个个体时，隐性性状才得以表现。因子共存于一个个体时，隐性性状才得以表现。孟孟 德德 尔尔 的的 假假 设设卵子精子1/2R 1/2r红花红花白花白花RRr rRrRr PGF11/2R 1/4RR 1/4Rr1/2r 1/4Rr1/4rr1/4RR2/4Rr1/4rr3/4红花红花1/4白花白花分离比分离比3:1Toseewhateveryonehasseenandthinkwhatnoonehasthought.AlbertSzent-Gyrgyi见人人之所见，思人

8、人所未思。见人人之所见，思人人所未思。孟德尔的假设虽然能完满地解释七孟德尔的假设虽然能完满地解释七对遗传性状的杂交试验结果，但是一种对遗传性状的杂交试验结果，但是一种科学假设不仅要能解释已经得到的实验科学假设不仅要能解释已经得到的实验结果，还应该能预期根据假设设计的新结果，还应该能预期根据假设设计的新的判断性实验的结果。只有这样的假设的判断性实验的结果。只有这样的假设才有可能被接受，才有可能成为科学理才有可能被接受，才有可能成为科学理论的先导。论的先导。孟孟 德德 尔尔 的的 假假 设设卵子精子1/2R 1/2r红花红花白花白花RRr rRrRr PGF11/2R 1/4RR 1/4Rr1/2

9、r 1/4Rr1/4rr1/4RR2/4Rr1/4rr3/4红花红花1/4白花白花分离比分离比3:1孟孟 德德 尔假尔假 设设 验验 证证 、F F1 1红花植株测交试验红花植株测交试验预期：预期：Rrrr1/2Rr1/2rr结果：红花结果：红花85 85 白花白花8181孟孟 德德 尔尔 的的 假假 设设卵子精子1/2R 1/2r红花红花白花白花RRr rRrRr PGF11/2R 1/4RR 1/4Rr1/2r 1/4Rr1/4rr1/4RR2/4Rr1/4rr3/4红花红花1/4白花白花分离比分离比3:1孟孟 德德 尔尔 假假 设设 验验 证证 、F F2 2红花植株测交试验红花植株测交

10、试验预期：预期：1/3RR rr2/3Rr rrRr全部开红花全部开红花1/2Rr 1/2rr红花与白花红花与白花1 : : 1 结果结果: :随机取随机取100100株株F2F2红花植株作测交，结果红花植株作测交，结果3636株株 后代全部开红花，后代全部开红花，6464株后代的分离比株后代的分离比 为为1 1: :1 1。孟德尔的测交试验证实分离的本质并不是孟德尔的测交试验证实分离的本质并不是杂交子二代表型的分离比杂交子二代表型的分离比3:13:1，而是有性生殖，而是有性生殖中携有不同基因型的杂合子的配子分离比中携有不同基因型的杂合子的配子分离比1:11:1。现在我们把杂合子在形成配子时，

11、每对现在我们把杂合子在形成配子时，每对决定相对性状的两个等位基因相互分离，形决定相对性状的两个等位基因相互分离，形成数目相等的两种配子的规律称为分离定律，成数目相等的两种配子的规律称为分离定律，即孟德尔第一定律。即孟德尔第一定律。 孟孟 德德 尔尔 假假 设设 验验 证证、F F2 2红花植株自交试验红花植株自交试验 设计实验方案，设计实验方案， 预期实验结果。预期实验结果。证实一个理论假设的最困难的任务总是必须把这个理论的推论发展到使它们成为在经验上可检验的地步。 爱因斯坦与斯特恩的谈话 任何科学规律的再现都是有条件的。任何科学规律的再现都是有条件的。孟德尔分离比的实现也是有条件的，如：孟德

12、尔分离比的实现也是有条件的，如： （1 1）杂交子一代产生的两种配子不但应该数量相）杂交子一代产生的两种配子不但应该数量相 等，而且应该有同样的生活力；等，而且应该有同样的生活力； （2 2）携带不同基因的生殖细胞受精的机会相等；）携带不同基因的生殖细胞受精的机会相等；（3 3）杂交子二代中三种基因型不同个体的存活率）杂交子二代中三种基因型不同个体的存活率 相等（即到观察时的存活率是一样的）；相等（即到观察时的存活率是一样的）； （4 4）显性是完全的。）显性是完全的。进一步思考还会发现，即使上述进一步思考还会发现，即使上述条件都满足了杂交子二代的分离比还条件都满足了杂交子二代的分离比还只是近

13、似只是近似3:1。为什么？。为什么？因为每一棵植株产生的生殖细胞数量都大因为每一棵植株产生的生殖细胞数量都大大超出能参与受精的配子数量，所以有一个自大超出能参与受精的配子数量，所以有一个自然界内在的然界内在的“随机抽样随机抽样”问题。问题。孟德尔定律是一个统计意义上的科学定律，孟德尔定律是一个统计意义上的科学定律，观察的样本越大，实验结果越接近预期的理论分观察的样本越大，实验结果越接近预期的理论分离比。离比。孟德尔并不能预测特定植株的基因型或由基因型决定的性状，而是告诉我们携有各种基因型的个体在特定群体中出现的频率。所以孟德尔定律预测的是一种不能确定的事件出现的概率。 孟德尔成功的几条理由（一

14、）孟德尔成功的几条理由（一）1. 通过一系列精心设计且合符逻辑的实验来验证通过一系列精心设计且合符逻辑的实验来验证 一个非常专门的科学假设；一个非常专门的科学假设； 2.2.实验所选的观察性状清晰可辨，或可测可量的；实验所选的观察性状清晰可辨，或可测可量的； 3.3.不仅分析杂交一代，而且连续分析杂交二代不仅分析杂交一代，而且连续分析杂交二代 的性状；的性状； 孟德尔成功的几条理由（二）孟德尔成功的几条理由（二） 4.4.对实验结果记数，并作数学分析，尽管对实验结果记数，并作数学分析，尽管所用的数学是简单的，但开创了对生物学所用的数学是简单的，但开创了对生物学问题定量分析的先河；问题定量分析的

15、先河； 5.5.对实验本身作详细叙述，并以可能作对实验本身作详细叙述，并以可能作客观评价的方式组织实验资料，便于别的客观评价的方式组织实验资料，便于别的科学家作重复检验。科学家作重复检验。 把孟德尔第一定律推广到两把孟德尔第一定律推广到两对性状的杂交试验，就得到了自对性状的杂交试验，就得到了自由组合定律，又称孟德尔第二定由组合定律，又称孟德尔第二定律。律。 孟德尔工作的意义（孟德尔工作的意义（）孟德尔第一次用完整的实验系统建立了孟德尔第一次用完整的实验系统建立了“粒子遗粒子遗传传”的概念。基因的颗粒性主要表现于基因在世代相的概念。基因的颗粒性主要表现于基因在世代相传中的行为和功能表达（决定性状

16、）上的相对独立性。传中的行为和功能表达（决定性状）上的相对独立性。并不意味着基因的物理形状是珠子般的颗粒。并不意味着基因的物理形状是珠子般的颗粒。 孟德尔告诉我们：生物体世代相传的并不是性状，孟德尔告诉我们：生物体世代相传的并不是性状，而是决定性状的基因。而是决定性状的基因。 孟德尔还告诉我们：决定相对遗传性状的等位基因孟德尔还告诉我们：决定相对遗传性状的等位基因在物理上是分立的实体。它们之间的相互作用表现在基在物理上是分立的实体。它们之间的相互作用表现在基因产物的相互作用而不是基因本身。因产物的相互作用而不是基因本身。如果融合遗传如果融合遗传(blending inheritance)的的假

17、设得以成立，任何遗传变异都将在假设得以成立，任何遗传变异都将在群体中消失，有性繁殖最终会导致群群体中消失，有性繁殖最终会导致群体均一化，自然选择会失去选择对象，体均一化，自然选择会失去选择对象，进化将无从发生。进化将无从发生。科学的目标是发现规律，使人们能借以把科学的目标是发现规律，使人们能借以把各种事实联系起来，并且能预测这些事实。但各种事实联系起来，并且能预测这些事实。但这并不是科学的唯一目的。科学还试图把所发这并不是科学的唯一目的。科学还试图把所发现的联系归纳为数目尽可能少的几个彼此独立现的联系归纳为数目尽可能少的几个彼此独立的的概念元素概念元素。 爱因斯坦爱因斯坦孟孟 德德 尔尔 工工

18、 作作 的的 意意 义（义（ ） 孟德尔的研究在实验材料的选择、合符逻辑的孟德尔的研究在实验材料的选择、合符逻辑的实实验验设计、数据的处理和分析，以及科学假设的提出、设计、数据的处理和分析，以及科学假设的提出、验证与确立等方面为生命科学走上实验与定量研究的验证与确立等方面为生命科学走上实验与定量研究的新阶段树立了一个里程碑。实验不仅已经成为现代生新阶段树立了一个里程碑。实验不仅已经成为现代生命科学的显著特点之一，而且是一种科学研究的思考命科学的显著特点之一，而且是一种科学研究的思考模式。模式。现代生物学和基础医学的一个显著特点是对实验的高度重视。实验不光是讲技术，方法，更重要的是一种研究中的思

19、考行为模式。 例如：“植物生长过程中幼苗变绿是一种内在需要”，这一种可以思考但难以实验的假设； 而“植物的幼芽变绿需要阳光。”就是一个可以实验的假设。 孟德尔工作的意义（孟德尔工作的意义（ ）一项新的理论成果的意义，不仅取决于它解决了一项新的理论成果的意义，不仅取决于它解决了什么问题，还取决于它在解决既有的问题的同时，是什么问题，还取决于它在解决既有的问题的同时，是不是提出了新的带战略性的问题，指明学科发展的方不是提出了新的带战略性的问题，指明学科发展的方向。向。 孟德尔的伟大，正是他在提出并证实基因存在之后，孟德尔的伟大，正是他在提出并证实基因存在之后，为我们提出了基因的本质是什么？基因的物

20、质载体是为我们提出了基因的本质是什么？基因的物质载体是什么？基因怎样复制与传递？基因怎样表达功能等一什么？基因怎样复制与传递？基因怎样表达功能等一系列根本问题。指明了整个遗传学发展的方向，指导系列根本问题。指明了整个遗传学发展的方向，指导一代又一代的遗传学家的工作。一代又一代的遗传学家的工作。 所有已知的定律、定理都是自然在科学家头脑中反映以后由科学家自己组织的一种对自然反映的主观形式，尽管现象是客观的，它反映在科学家头脑并由科学家表述出来以后，都带上了主观因素。因为有科学家自己的思想在里面，所以这些科学定律、定理都是有个性的。 三大定律力学体系 两者相互独立而又完全等价经典力学中的例子E.S

21、hrdinger方程矩阵在描述微观世界上是完全等价的量子力学中的例子反映科学家学术个性的实例 遗传学中最重要的孟德尔定律，是孟德尔所描述的生物学规律。它不仅有极强的实验基础，并通过对实验结果的统计学处理而揭示了遗传因子在结构和功能上的相对独立性，体现出孟德尔在实验数据的诠释和向理论升华方面的独创性和显明的学术个性。 寒 塘 渡 鹤 影冷 月 葬 诗 魂 用形象、含蓄、用最符合人物性格、命运的方式来预示悲剧结局。 悲剧的美学价值。 曹雪芹在人物个性化上达到了别人难以企及的高度。注意人格的构建。 用最有个性的方式，最大限度地表现人的共性。 自然和社会规律的表现也应该这样。一剪梅 李清照 花自飘零水

22、自流 一种相思，两处闲愁。 此情无计可消除， 才下眉头，却上心头。 青玉案 黄公绍 春衫着破谁针线？ 点点行行泪痕满。 落日解鞍芳草岸， 花无人戴，酒无人劝， 醉也无人管。 孟德尔基因观的延伸孟德尔基因观的延伸1913年年 发现复等位基因。发现复等位基因。 S S 野生型灰色兔子野生型灰色兔子 s s 白色突变型兔子白色突变型兔子 sHsH 耳端、尾端、四肢端部呈黑色，而身体耳端、尾端、四肢端部呈黑色，而身体 其其 他部分为白兔的他部分为白兔的Himalagan兔兔 S sH S 人类中发现的第一组复等位基因人类中发现的第一组复等位基因1901年年 K.Landsteiner发现了第一种血型发

23、现了第一种血型红细胞的红细胞的 ABO型型 19101910年年 Von.Dungern Von.Dungern证明证明ABOABO血型是一种遗传性状血型是一种遗传性状 19241924年年 F.Bernstein F.Bernstein提出提出ABOABO血型的复等位基因假设：血型的复等位基因假设： I IA AI IA A，I IA Ai Ai A型型 I IB BI IB B，I IB Bi Bi B型型 I IA AI IB B AB AB型型 ii ii O O型型 19301930年年 Bernstein Bernstein因阐明因阐明ABOABO血型的遗传机制而获诺贝血型的遗传机

24、制而获诺贝 尔奖，他的工作标志血型遗传学和免疫遗传学尔奖，他的工作标志血型遗传学和免疫遗传学 的诞生。的诞生。 复等位基因复等位基因 IA IB i IA IA , IAi A IB IB , IBi B IA IB AB ii O大岛茂IAIB敏江ii精子卵IAIBiIAiIBiAB幸子相象相象 遗传遗传血疑敏江大岛茂幸子ABABO传下去的不是性状，而是决定性状的基因传下去的不是性状，而是决定性状的基因一般的统编教材往往只陈述知识，并把知识列入已有的理论框架，而很少详细描述获取这些知识的实验。这是十分令人遗憾的，因为设计实验、操作实验和分析实验是一个激动人心，充满新鲜感和成就感的求知过程。

25、我们用重彩浓墨为大家描绘出生活在十九我们用重彩浓墨为大家描绘出生活在十九世纪的神父孟德尔的科学大师风采，决不是为世纪的神父孟德尔的科学大师风采，决不是为了在你们心中树立一座神像，而是帮助大家获了在你们心中树立一座神像，而是帮助大家获取某种能力，使大家能和科学前辈一起分享他取某种能力，使大家能和科学前辈一起分享他们卓越的科学思维，精巧绝伦的实验研究和富们卓越的科学思维，精巧绝伦的实验研究和富有独创性的成果，继而构建科学家的人格与精有独创性的成果，继而构建科学家的人格与精神。神。 科学家的享乐是带有观赏性的，你必须学会科学家的享乐是带有观赏性的，你必须学会从别人的成就中获取乐趣。如果你能通过辛勤工

26、从别人的成就中获取乐趣。如果你能通过辛勤工作体会到了学术研究的全过程，并且得到了胜利作体会到了学术研究的全过程，并且得到了胜利的话，那么你就成了一个真正的科学家。的话，那么你就成了一个真正的科学家。 我认为大多数科学家并非才智横溢，重要的我认为大多数科学家并非才智横溢，重要的是要有坚实的基础，独到的思考，知道该掌握什是要有坚实的基础，独到的思考，知道该掌握什么，该做什么，并勇往直前。么，该做什么，并勇往直前。 全世界的生物学家都将缅怀和讴歌这全世界的生物学家都将缅怀和讴歌这位伟大学者对遗传科学乃至整个生物科位伟大学者对遗传科学乃至整个生物科学所作出的不朽的贡献。他是遗传学的学所作出的不朽的贡献

27、。他是遗传学的真正的奠基人。真正的奠基人。 谈谈 家家 桢桢纪念孟德尔逝世一百周年纪念孟德尔逝世一百周年 我的科学研究工作给了我我的科学研究工作给了我极大的满足，我相信用不了多极大的满足，我相信用不了多久，整个世界都会承认（这种久，整个世界都会承认（这种努力）。努力）。 孟德尔孟德尔基因概念的产生和发展基因概念的产生和发展 1866 G.Mendel 1941 G.Beadle E.Tatum 1944 O.Avery 1953 J.Watson F.Crick 1961 F.Jacob J.Monod 勤于操作勤于操作善于思索善于思索 从新的视角来思考几句老话要像海绵吸水一样学习知识。成功是

28、勤奋的积累。要学以致用。不能让学生光学知识，还要培养学生分析问题和解决问题的能力。勤奋是成功的必要条件，但不是充分条件。勤奋，再加上其他要素才能成功，要有理想、有道德、有文化、守纪律，要严谨、求实、创新等，另外还有一点，就 是 要 有 机 遇 。 没有一个人没有机遇，问题是机遇来了以后你怎么抓住？经常有学生问我这一辈子有什么做人的经验，我说我的人生经验就是“提前五分钟”。什么事都提前5分钟，比如说等公共汽车，你早5分钟等车，车子到了你就能上车，就是说机遇来了，你才能抓住。学学 以以 致致 用用要有战略眼光，不光为今天用，明天用，也不光为个人用，要为长远的国家目标和学科发展所用。从新的视角来思考

29、几个老问题传染与遗传的界线是十分清楚的细菌的抗性是不是由抗菌素引起的克隆人该不该成为科学禁区病毒性疾病病毒 （腺病毒疱疹病毒）感染后会整合 传染？ 遗传？ 用分子生物学的基本思路思考传统的医学问题，引起： 1。概念的扬弃、更新、升华 2。孕育新的医疗理论和技术稀释稀释稀释敏感菌株,10u./ml,100u./ml,1000u./ml能抗1000u./ml的青霉素抗性菌株在关于克隆人的伦理思考或思辨中，常常会想到因意外事故痛失爱子或爱女的双亲，要求由来自爱子或爱女的体细胞克隆出一个完全一样的孩子这样的例子，也曾经认为基于这种理由的克隆人是人道的。然而，一旦我们可以为所有痛失爱子或爱女的双亲复制他

30、们失去的孩子时，谁还会把这个孩子看成是他们情感生活中不可替代、在家庭生活中不可或缺的最爱呢？那么现在还活着的男孩或女孩还会是每个家庭各自的最爱或唯一吗？再进一步想，我们现在活着的男男女女不也会陷于类似的境地吗？对于这样一种会把我们带入一种怪异的“情感黑洞”的情景，相信大家一定会不寒而栗的。 由哈雷卫星想到： 自从鲁文公14年（公元前613年）到1910年，哈雷彗星共回归地球34次，中国天文学家记录了其中31次。然而，这31次记录混杂在360多次不同彗星的记录中。所以，中国学者并未提出彗星周期性运行及其轨道问题，也不知道在2500年中观察、记述了31次的彗星是同一颗星。要清楚地区分事实本身和对事

31、实的解释。 要学会掌握科学事实的最佳思维过程。 活跃的思维形式是智能发展的前提。 有时候，科学研究中最重要的不是获得结 果和积累数据，而是探索和发现思考既有事实的新途径。如，DNA模型的提出。事实(实验结果)解释(假设的萌芽)为解释提供依据赋予事实以科学内涵我觉得，只有大胆的思辨而不是经验的堆积，才能使我们进步。 爱因斯坦不善弈者谋子，善弈者谋势不善弈者谋子，善弈者谋势 “ “势势” ” 是在几十年的学术生涯中，应该具备是在几十年的学术生涯中，应该具备的内在素质，包括思想品德，科学精神，治学态的内在素质，包括思想品德，科学精神，治学态度，甚至涉及言行举止。总起来说，强调的是素度，甚至涉及言行举

32、止。总起来说，强调的是素质，德学才识。质，德学才识。Tomanwhonevermakesmistakeslosesagreatmanychancestolearnsomething.It is not necessary to blowout the other persons light toletyourownshine.Keepinterestedinyourcareer,howeverhumble;Itisarealpossessioninthechangingfortunesoftime.孜孜於你的事业，谦虚谨慎；这是世态变迁中，你拥有的真正财富。Itisnotdoingthethingweliketodo,butlikethethingwehavetodo,thatmakesyourlifeblessed.-Goethe 在法国引领了20世纪前半叶的大诗人、评论家保尔瓦莱里于1935年面对母校的中学生们进行讲演时说过的一段话。“我们生活于现在，而生活于现在即是在迈向未来；我们现在生活着，呼吸着，摄取着营养并四处活动，这都是为了创造未来而从事的劳动；我们生活于现在，而且有一个非常重要的工作，那就是创造未来；因为，这是为了自己，为了社会，为了国际社会，为了国家，为了世界”