Mirakelet i klosterhagen

Munken Gregor Mendel løste arvens gåte helt på egen hånd.

KLOSTERBRØDRE: St. Thomas-klosteret i Brno i dagens Tsjekkia var litt av et kunnskapssenter, nærmest et miniuniversitet. I klosterets hage skal Gregor Mendel (nr. to fra høyre, bak) ha dyrket fram 28 000 erteplanter.

For ganske nøyaktig 150 år siden, i februar og mars 1865, presenterte augustinermunken Gregor Johann Mendel resultatene av sine krysningsforsøk med erteplanter, som i ettertid har blitt regnet som den moderne genetikkens fødsel. Begivenheten feires over hele verden – i Norge blant annet med utgivelse av boka Mendels arv – genetikkens æra, med  Dag O. Hessen, Thore Lie og Nils Chr. Stenseth  som redaktører.

 

Mens Charles Darwin og hans evolusjonsteori er kjent for de fleste, er den samtidige Gregor Mendel, hvis bidrag til vitenskapshistorien må sies å være like betydningsfullt, en mer obskur skikkelse. De to møttes aldri, selv om de utvilsomt hadde hatt stor nytte av å samarbeide. Darwin skrev i Artenes opprinnelse at “Lovene som styrer arv er helt ukjente”, uten anelse om at det fantes en østerriksk munk som satt med nøkkelen til hans egen evolusjonsteori, og løsningen på problemer han brukte år av sitt liv på å streve med.

Mendel på sin side leste Darwins bok i oversettelse allerede i 1860, året etter utgivelsen, men unnlot å ta kontakt, selv da han var i London to år seinere. Darwins lære var kontroversiell i religiøse kretser, og man kan tenke seg at den fromme Mendel vegret seg for å knytte sine egne, lite anerkjente resultater til en så omstridt skikkelse.

Men hvordan kunne en munk med mangelfull utdannelse klare å forske seg fram til grunnprinsippene for arv – dette vi i ettertid kaller genetikk – lenge før samtidens akademiske verden var klar for det?

ERTEPLANTER: Gregor Mendel gjorde 28 000 forsøk med erteplanter i løpet av ni år. Ett bestemt gen kan finnes i flere mulige utgaver. Disse variantene av samme gen kalles alleler. Mendel var den første som oppdaget at det ene allelet i et genpar totalt kan overskygge virkningen av det andre allelet i genparet. det kaller vi dominant arvegang. Det vikende genet er da recessivt.

– Klosteret hvor Mendel hadde sitt virke, var noe av et kunnskapssenter, nærmest et mini-universitet i seg selv, med mange dyktige fagfolk innen disipliner som biologi, astronomi og fysikk, i tillegg til de teologiske disiplinene, og med et rikholdig bibliotek. Botaniske krysningsforsøk, hvor man prøvde å dyrke fram mest mulig avlingsbringende vekster, lå dessuten i tida, forteller Thore Lie, seniorredaktør i Gyldendal Akademisk og forfatter av kapittelet Gregor Johann Mendel – en jubileumshistorie, i boka.

Han understreker at Mendel selv hadde jordbrukerbakgrunn, og var en fremragende gartner, så det var ikke unaturlig at han, etter flere mislykkete forsøk på å ta lærereksamen – han strøk av alle ting i realfag – ble tiltrodd en ansvarsfull stilling i klosterhagen.

Abbeden må ha fått sympati med den fattige og til dels sykelig depressive bondesønnen, som i tillegg til store kunnskaper i botanikk var en fremragende meteorolog – etter tidens målestokk – en dyktig birøkter og matematiker, og lot ham gjennomføre sine eksperimenter i fred.

Partikler

Mendel utførte i løpet av ni år 28 000 forsøk med erteplanter, og førte resultatene inn i finurlige, matematiske tabeller. Han konsentrerte seg om karaktertrekk som kunne iakttas med det blotte øye; høye eller lave planter, gule eller grønne frø osv., og han kunne konstatere at disse egenskapene ble overført uten blandingsformer, noe han korrekt tolket som at det er fysiske enheter eller partikler som formidler arv. Tidligere hadde man trodd at arvestoffene fløt i blodet og blandet seg, som farger i et malingsspann.

Mendel fant imidlertid ut at arveegenskaper kan overføres fra en generasjon til den neste uten å bli eksponert, at det finnes hva vi i dag kaller dominante og recessive (svake) gener, slik at egenskaper som for eksempel blå øyne eller rødt hår kan “hoppe over” et slektsledd. Han presenterte sine funn ved to foredrag i Det naturvitenskapelige selskap i Brünn (dagens Brno i Tsjekkia), og lot dem seinere publisere.

Reaksjonene var forbeholdne, for å si det mildt. De fleste var direkte avvisende. Mendel sendte en avskrift av avhandlingen sin til den anerkjente professor Karl von Nägeli ved Universitetet i München, en av samtidens mest berømte botanikere, med håp om faglig aksept. Nägelis svar var like avmålt: han betvilte gyldigheten av Mendels observasjoner, om han i det hele tatt forsto dem.

Etter litt brevveksling anbefalte han Mendel å etterprøve krysningsforsøkene på en annen plantegruppe, svevene, i slekten Hieracium, som tilhører kurvplantefamilien. Problemet med denne slekten er imidlertid at plantene er ukjønnete, hvilket vil si at de formerer seg uten sammensmeltning av kjønnsceller, slik at avkommet er rene kloner av morplanten. Mendel gjorde som autoriteten Nägeli befalte, og viklet seg inn i en forskningsmessig blindgate. Krysningsforsøkene var verdiløse uten kjønnsceller.

– Dette var det verste rådet Mendel kunne fått, sier Thore Lie; vi må bare håpe at Nägeli ga det i beste mening. Mendel ga etter hvert opp forskningen, for å vie resten av sitt liv til religiøse oppgaver ved klosteret, og de epokegjørende resultatene ble liggende urørte til nærmere tjue år etter hans død.

Norsk inspirasjon

– Først på 1930-tallet, etter en periode da det nye fagområdet genetikk ble oppfattet som en konkurrent til Darwins evolusjonsteori, ble de to perspektivene forenet, muligens med hjelp av en norsk bok, forteller Nils Christian Stenseth, professor ved og leder av Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis ved Universitetet i Oslo.

– I 1923 var den unge zoologen Charles Elton fra universitetet i Oxford med på en ekspedisjon til Spitsbergen for å studere ville dyr i sitt naturlige habitat. På hjemveien var båten innom Tromsø, og Elton så seg om i byen. I en bokhandel kom han over et eksemplar av sin norske kollega Robert Colletts – Camilla Colletts eldste sønn – utgivelse Norske pattedyr, et standarverk på den tida.

– Elton forsto ikke den norske teksten, men festet seg ved en tabell som viste lemenbestandens variasjoner år for år. Han kjøpte boka og fikk den oversatt da han kom hjem, og publiserte året etter sin artikkel Periodic fluctuations in the number of animals: their causes and effects, som i stor grad bygde på Colletts observasjoner. Dette er på mange måter starten på populasjonsbiologien slik vi kjenner den i dag – og hovedelementet til den moderne syntesen innen evolusjonsbiologi som fant sted i 1930-årene.

Vår egen tid kaller Stenseth “Biologiens århundre”.

– På 1900-tallet var man besatt av genetikk, ikke minst etter oppdagelsen av DNA-molekylet i 1953, som ble ansett å gi det endelige svaret på livets gåte. Man glemte Darwins innsikt om viktigheten av å tenke på variasjon i en bestand av individer. I dag har vi kunnskapen og teknologien som skal til for å kombinere de to disiplinene genetikk og evolusjonsbiologi, og slik kunne kartlegge for eksempel sammenhengen mellom miljøpåvirkning og genetiske anlegg hos dyr, i næringssammenheng, eller hos mennesker, i helseøyemed.

På Avdeling for medisinsk genetikk ved Oslo universitetssykehus er man nå i stand til å gjennomføre en såkalt helgenomsekvensering – kartlegging av de samlete arveanleggene til et menneske, og “oversettelse” av disse til tegn på en dataskjerm – og instituttleder og professor Dag Undlien er selv den første i Norge som har latt seg sekvensere. Ved å lese det opp mot et referansegenom man har blitt enige om internasjonalt, viser Undliens genom 3 338 838 varianter, og han har fått svar på 1220 mulige tilstander og sykdommer i arveanlegget sitt.

Revolusjon

 – Vi kan sammenlikne genomet med en oppskriftsbok, forklarer Undlien.

– Et menneskes cirka 23 000 gener utgjør bare omtrent én prosent av oppskriftsboka, men det er et godt utgangspunkt for å begripe alle mulighetene som finnes. Oppgaven nå er å tolke oppskriftsboka og klare å oversette den til et forståelig språk. Selv fant jeg eksempelvis ut at jeg er overfølsom for en viss kreftmedisin min mor ikke tålte under behandling – altså en arvelig disposisjon. Det er ikke aktuelt å sette i gang dette i stor skala ennå, undersøkelsene er ressurskrevende, og sannsynligheten for at vi kan få nytte av hver enkelt undersøkelse, for liten. Men på litt sikt ser vi for oss at hele befolkningen, i alle fall de som ønsker det, skal få utført en helgenomsekvensering.

– Med effektivisert teknologi og opplæring av helsepersonell vil vi kunne vite, straks en pasient kommer inn, hva slags medisinering som vil ha størst effekt i det enkelte tilfelle, og hvilke medisiner som kanskje bør unngås. I akuttilfeller, som ved trafikkulykker og liknende, vil liv kunne reddes om ambulansepersonalet straks vet hva den forulykkede er disponert for. Selv om det finnes etiske utfordringer vi må ta på alvor, hensynet til datasikkerhet, og riktig bruk av ressursene så de kommer til nytte der de virkelig trengs, er jeg ikke i tvil om at vi står overfor en behandlingsrevolusjon.

– Og alt har sitt utspring i Mendel?

– Det kan du gjerne si. Lovene som er utledet av arbeidet hans, står støtt den dag i dag, selv om han var heldig som valgte planter hvor ett enkelt gen styrer variasjonene. Oftest er bildet mer sammensatt. Det har også vært spekulert i om han fikset litt på tallene sine for å få så presise tabeller …

Dette vil imidlertid ikke Mendel-eksperten Thore Lie akseptere uten videre.

– Spekulasjonene om juks som har blitt framsatt i moderne tid, handler nok mest om manglende kjennskap til Mendels metoder, repliserer han. Gregor Mendel var gartner, og visste at cirka 10 prosent av de dyrkete erteplantene ikke ville spire og vokse opp. Ved å ta hensyn til denne feilmarginen fikk han tall som stemmer forbløffende godt med fasiten vi nå kjenner. Munken i Brno visste hva han holdt på med. “Min tid kommer”, skrev han et sted, da samtidsvitenskapen avviste forskningen hans. Det har han ettertrykkelig fått rett i.

Av Bror Hagemann
Publisert 3. feb. 2015 08:15 - Sist endret 3. feb. 2015 10:39
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere