Til projektoversigt

En tjekkisk munk gjorde, hvad Darwin ikke kunne: Han løste mysteriet om, hvorfor nogle gener går i arv

Grafik: Jesse Jacob

En tjekkisk munks otte år lange arbejde med ærteplanter viste os ikke bare, hvad de grundlæggende love bag arvelighed er. Det viste også, at selv banebrydende erkendelser kan dø, hvis man ikke har de rette forbindelser.

Af Mikkel Vuorela og Johanne Pontoppidan Tuxen fra Dagbladet Information

Læs også artiklen hos Dagbladet Information

Abbeden var ikke begejstret. Det var kommet ham for øre, at der i hans kloster sad en munk og avlede mus. I sin munkecelle og i al hemmelighed. Af en abbed at være var han temmelig tolerant, men her var alligevel grænsen. Så kunne det godt være, at det var i en videnskabelig sags tjeneste, og at munken ved at krydse de hvide og grå mus forsøgte at forstå arvelighedens love, men alligevel. Den skyldige munk, Gregor Mendel, fik besked på at stoppe al muserelateret aktivitet omgående.

Så var det mere tilforladeligt, da den samme munk senere, i midten af 1850’erne, bad om lov til at dyrke ærteplanter. Han havde nemlig fået den idé, at han ved at krydse planterne kunne finde ud af, hvordan forskellige træk nedarves. Mendel fik sin tilladelse, indsamlede forskellige arter fra nærområdet og brugte tre år på at udvælge de helt rigtige til sit eksperiment. De ’rene’. Dem, som gav den samme farve blomst eller det samme rynkede frø videre til næste generation – hver gang. Og så gik han i gang med at krydsbestøve: Med pincet og pensel flyttede han pollen fra den ene plante til den anden, mens han pertentligt noterede alt ned på lister.

Efter otte års møjsommeligt arbejde stod han med nogle kæmpestore skemaer, hvor klare mønstre begyndte at tegne sig. Munken Mendel havde fundet ud af noget banebrydende. Men først skulle hans resultater ignoreres og så glemmes for 30 år senere at blive genopdaget og revolutionere biologien.

En blandet fornøjelse

Spørgsmål om, hvordan arter ændrer sig, var Gregor Mendel langt fra alene om at gruble over. Det var netop i de år, at Charles Darwin udgav sin storsælgende bog Arternes oprindelse, hvori han udbredte sin teori om, hvordan livet udvikler sig.

Inden for en art, skrev Darwin, var der en naturlig variation mellem individerne – nogle finker havde for eksempel større næb end andre – og når så der blev knaphed på føde, var det dem, der havde den mest gavnlige variation, som overlevede og derfor kunne give dette træk videre. Langsomt, over årtusinderne, fik det arterne til at ændre sig, og sådan udvikledes livet.

Hvad Darwin til gengæld ikke rigtig kunne forklare var, hvordan det gik for sig – altså hvad præcis det var, der blev nedarvet. Han havde en fantastisk evolutionsteori, men han havde ikke nogen særligt god arvelighedsteori. Som mange andre mente han, at forældrene hver især gav noget arvemateriale videre, som så blev blandet i afkommet – ligesom når farverne gul og blå bliver til grøn. Eller sagt lidt firkantet: Hvis en person på 180 centimeter får et barn med en person på 160 centimeter, vil barnet blive 170 centimeter højt.

Men hvis dét var tilfældet, sagde en skarpsindig kritiker, så ville Darwins fordelagtige variationer drukne i mængden. Hvis en hunfinke med et særligt godt næb blandede sine arveanlæg med en standardfinke, så ville fugleungen få et næb, der var lidt mindre godt end morens. Og når fugleungen med det halvgode næb blev voksen og selv fik unger med en standardfinke, så ville næbet hos de fugleunger blive kvart så godt og så videre, indtil det gode træk var blevet blandet fuldstændigt op i middelmådighedens store grød. Det kunne kun undgås, hvis den fordelagtige variation blev fastholdt generation efter generation.

Darwin kunne godt selv se det: Hans teori var i problemer. Men han fandt aldrig noget tilfredsstillende svar. Der var et hul i evolutionsteorien så stort, at det i slutningen af 1800-tallet var ved at opsluge darwinismen helt.

En vanvittigt kedelig verdensbegivenhed

Hvad Darwin aldrig fandt ud af, var, at der på det europæiske kontinent rendte en munk og ærteentusiast rundt og havde fundet svaret. Det, Gregor Mendel havde fundet ud af efter års krydsbestøvninger og optegnelser over sine planter og deres efterkommere, var, at træk nedarves efter nogle helt bestemte love. Krydsede han en af sine ’rene’ høje ærteplanter med en ’ren’ lav ærteplante, så blev resultatet altid en høj ærteplante. Ikke en mellemstor plante, sådan som langt det meste af videnskaben ville tro, men en høj plante – hver gang. Det arvelige træk, der fik planten til at blive høj, kaldte han dominerende, mens han kaldte det træk, der forsvandt – i dette tilfælde den lave stængel – recessivt.

Men hvis han så tog denne nye andengenerationsærteplante, hybriden, og krydsede den med endnu en andengenerationsærteplante, så begyndte det at blive virkelig interessant. Disse to planter var ikke længere ’rene’, fordi de hver især var en blanding af en høj og en lav ærteplante – også selv om man ikke kunne se det, fordi de begge to var høje.

Alligevel viste det sig, at deres afkom, tredje generation, ikke alle havde høje stængler. Enkelte havde korte stængler, ligesom deres ’rene’ ærtebedstemor havde haft. Arveanlægget til at blive lille var altså ikke forsvundet, selv om begge andengenerationsplanter var høje.

Med blikket i sine skemaer kunne Mendel til sidst udlede en række grundregler:

Arveanlæggene er udelelige. Ordet ’gen’ var endnu ikke opfundet, så Mendel kaldte det for ’elemente’, og hvert enkelt elemente koder hver især for noget specifikt. Høj stængel eller lav stængel, for eksempel. Hvid blomst eller violet blomst. Afkommet får et elemente fra hver af sine ’forældre’, der enten koder for det ene eller det andet, og det, der kommer til udtryk, er det dominerende træk.

Men det recessive træk er ikke forsvundet – det ligger stadig i planten, bare skjult. I næste generationen kan det skjulte træk komme til udtryk, hvis planten bliver krydset med en anden plante, der har det samme skjulte elemente i sit arvemateriale.

Når man zoomer helt ind, er arv ikke en blanding – det er et enten-eller.

Alt det skrev han ned. I noget, der efter sigende skulle være en vanvittigt kedelig afhandling på 44 sider i et temmelig obskurt tidsskrift, der dog blev sendt til de førende videnskabelige selskaber i Europa. Selv sendte han også eksemplarer ud til de videnskabsmænd, han helst ville have læste det, men reaktionerne udeblev. Ingen så ud til at tage notits af en afhandling med navnet Versuche über Pflanzenhybriden skrevet af en munk i de alleryderste af videnskabens cirkler.

Ikke så længe efter blev Gregor Mendel forfremmet til abbed – munkeversionen af at blive udnævnt til professor og overlæsset med administrative opgaver – eksperimenterne blev lagt på hylden, og i 1884 døde han af nyresvigt, uden at hans forskning for alvor var blevet opdaget.

Men nogle gange tilkommer det noget at blive genopdaget. Og hvis det endelig skal ske for nogen at dø og blive begravet for senere at blive genfødt, så er det vel nærliggende, at det skulle ske for en munk.

Genopstandelse

Det kan være svært at tro, efter evolutionsteoriens brusende modtagelse, at man omkring år 1900 gik rundt og talte om, at darwinismen – selveste teorien om naturlig udvælgelse af de bedst tilpassede – lå på dødslejet. En hel del videnskabsfolk var i frustration over det store hul, arvelovene, gået tilbage til den franske videnskabsmand Jean-Baptiste Lamarcks alternative evolutionsteori om, at det, man gør eller udsættes for i sit liv, kan nedarves til næste generation. Altså hvis du tager en masse armbøjninger, inden du får børn, så vil dine børn også få stærkere arme.

Andre vendte sig mod den spritnye eugenik, der var statistisk funderet og bestod af store studier af højde, intelligens, øjenfarve og vægt. Statistikerne talte op og regnede på gennemsnit og overvejede ideen om, hvorvidt man ikke skulle tilskynde mennesker med gode arvelige træk til at få flere børn og på den måde hjælpe den naturlige udvælgelse lidt på vej.

Men når det kom til stykket, var det 19. århundrede ved at gå på hæld, og man havde stadig ikke nogen god idé om, hvordan livet bliver videregivet sådan helt konkret.

Det var i dette videnskabelige dødvande, at tre forskellige botanikere tre forskellige steder i Europa begyndte at krydse planter og uafhængigt af hinanden opdagede præcis det samme, som Mendel havde opdaget i klosteret mere end 30 år før. Da de hver især skulle søge referencer til deres videnskabelige arbejder, faldt de over den samme utroligt kedelige artikel af Mendel og så deri deres uoriginalitet. Den første af dem, en hollandsk botaniker ved navn Hugo de Vries, forsøgte sig med at udgive sit studie uden at henvise til Mendel, men det fik den anden botaniker, Carl Correns, til at råbe højt om ’et ejendommeligt sammenfald’.

Mendels navn blev trukket frem og støvet af, store videnskabsfolk førte hans indsigter med sig rundt i verden og sørgede for, at de ikke længere kunne ignoreres, og en ny videnskabelig gren blev født: genetikken.

Det nye land

Nok var Mendel fundet frem igen, men verden var ikke overbevist. Der fandtes flere svar på, hvad arvelighed var, og man kunne ikke observere de her små, udelelige partikler, som Mendel påstod fandtes. Det var en teori, bevares, men dem var der så mange af.

Forvirringen var stor, og polemikken om arvelovene højlydt, og en af dem, der råbte med i de internationale diskussioner, var den danske Mendel-tilhænger og professor i plantefysiologi Wilhelm Johannsen.

Han sad i København og studerede planter og tømrede en lille, men væsentlig udbygning på Mendels store hus: For det første fandt han på navnet ’gen’ for de arveanlæg, som Mendel havde kaldt ’elemente’. Og så lavede han en vigtig skelnen: På den ene side var der de arveanlæg, som planten bar på – det kaldte han for genotypen. På den anden side var der det, som kom til udtryk i planten, og som man kunne observere. Om den var høj, for eksempel. Det kaldte han for fænotypen.
Den skelnen greb en russisk-amerikansk flueforsker fat i og udviklede videre på. Theodosius Dobzhansky, hed han, og ved at studere gensammensætningen hos en masse fluer, som han puttede i papkasser og opbevarede ved forskellige temperaturer, kom han frem til, at det ikke bare er genotypen, der bestemmer et fysisk træk – altså fænotypen – men at miljø og tilfældigheder også spiller ind. Det kan godt være, at du genetisk set bør blive høj og velskabt, men hvis du vokser op under en hungersnød, så kan du ende med at blive en skravlet fænotype.

Og eftersom den måde, kroppen fungerer på, er afgørende i forhold til tilpasning til miljøet, og at vi i øvrigt vælger partnere ud fra udseende og egenskaber, er Darwins selektionsteori stærkt forbundet med genetikken: Gener muterer og skaber fordelagtige variationer, der kommer delvist til udtryk i fænotypen. De individer, der er bedst tilpasset miljøet og svarer mest nøjagtigt til de herskende idealer for en attraktiv partner, formerer sig og fører genotypen videre, og sådan udvikler livet sig.

Endelig var der fundet noget, som kunne fylde det irriterende hul i Darwins teori. Og statistikerne, viste det sig, havde også noget at byde ind med, når det kom til at studere store populationer og forholdet mellem forældre og afkom i gennemsnit. Alt det bedste fra de forskellige strømninger blev vævet sammen og forenet i det, man kaldte ’den moderne syntese’ eller neodarwinismen. Knyttet sammen af den forståelse af geners videreførelse, som blev opdaget af en flittig munk i midten af 1800-tallet, og hvis konsekvenser for biologien skulle blive enorme.

For det var ikke bare arveligheden, Mendel havde fundet nøglen til.

Alt i den biologiske verden – vores vejrtrækning og trærødders bevægelse gennem muldjord og et dådyrs ører, der vender sig mod en lyd – kræver, at indkodede instrukser bliver afkodet. Eller som en af Mendels fremmeste fortalere William Bateson skrev:

"Vi har kun strejfet udkanten af det nye land, som breder sig ud foran os."

Læs med i næste uge når det skal handle om, hvordan genetikken banede vejen for forståelsen af vores forfædre




Kilder: Videnskabshistoriker og lektor ved UC Syd Hans Henrik Hjermitslev, geolog og palæontolog ved Statens Naturhistoriske Museum Bent Lindow. Bøger: Siddhartha Mukherjee: ’Genet’. 

Gå til oversigten for hele artikelserien