Artikkel

– Fantastisk opplevelse å få bla i Mendels manuskript

Professor Nils Christian Stenseth blar andektig i Mendels gamle manuskript
Professor Nils Chr. Stenseth blar andektig i Gregor Mendels håndskrevne originalmanuskript fra 1865. Foto: Ellen Repiková, Společně.org Bruk bildet.

– Fantastisk opplevelse å få bla i Mendels manuskript

– Det var en fantastisk opplevelse å besøke klosteret hvor Gregor Mendel jobbet. Det var enda mer fantastisk å få bla i hans store og revolusjonerende manuskript, som la grunnlaget for hele den moderne genetikken, forteller professor Nils Chr. Stenseth.

Utdrag av Gregor Mendels originalmanuskript
De fleste som har lært litt biologi på skolen, drar kjensel på den notasjonen Mendel brukte i manuskriptet for over 150 år siden: Store bokstaver markerer dominante gener, mens små bokstaver markerer recessive (vikende) gener. Foto: Ellen Repiková, Společně.org. Bruk bildet

Professor Nils Chr. Stenseth fikk en overraskelse av de helt store da han nylig besøkte Mendel-museet i den tsjekkiske byen Brno. Stenseth var invitert for å være med på en diskusjon om gjenoppbyggingen av drivhuset der Gregor Mendel gjorde sine berømte eksperimenter med erteplanter for mer enn 150 år siden, og så ble den norske professoren invitert på en omvisning i museet.

– Det takket jeg naturligvis ja til, for dette er et lite, men veldig fint museum – et museum jeg riktignok har besøkt tidligere, men som nå er blitt vesentlig modernisert. Deretter ble jeg tatt med på en omvisning i det tilknyttede St. Thomas-klosteret, hvor Gregor Mendel virket i mange år. Jeg fikk blant annet se klosterets ærverdige bibliotek, med stolen og bordet som Mendel brukte da han skrev det berømte verket hvor han beskrev det som i ettertid er blitt kalt de mendelske arvelovene. Det var jo veldig interessant, forteller Stenseth.

Det var her genetikken begynte

Men så kom den virkelig store overraskelsen: Klosterets vennlige pater, Jan Emil Biernat, hentet en perm som lå på et bord i biblioteket, og som ved første øyekast så litt hverdagslig ut. Men da pateren også ga gjesten et par hvite hansker, forsto Stenseth hva han sto overfor. Dette var intet mindre enn Gregor Mendels håndskrevne manuskript til det banebrytende verket med tittelen Versuche über Pflanzen-Hybriden, som ble skrevet ferdig i 1865 og trykt og publisert i 1866.

Det var en andektig norsk professor som tok på seg de hvite hanskene og begynte å bla mens klosterets medarbeidere Jakub Carda og pater Jan (til høyre på bildet) sto en slags æresvakt: Den moderne genetikken begynte nemlig med nettopp dette verket.

– Jeg nøler ikke med å si at Mendels verk er omtrent like viktig i biologiens historie som Darwins bok om Artenes opprinnelse fra 1859. Darwin og Mendel har levert det som må ansees å være de to viktigste bidragene til den moderne evolusjonsbiologien, forteller Stenseth.

– Så da kan du forstå at det var veldig interessant å få bla i dette originalmanuskriptet. Det er i dette verket Mendel beskriver at han har oppdaget dominante og recessive (vikende) arvefaktorer, det vi i dag kaller gener. Jeg så med en gang at han brukte akkurat den samme notasjonen som vi bruker i dag, over 150 år senere. Han markerte de dominante arvefaktorene med for eksempel en stor A, og de recessive arvefaktorene med en liten a, forklarer Stenseth.

Arven etter Mendel

Gregor Mendel (1822-1884) arbeidet i St. Thomas-klosteret i det som nå er Brno i Tsjekkia
Gregor Mendel (1822-1880) grunnla den moderne genetikken. Ukjent fotograf/Wikimedia Commons

Gregor Mendel regnes som den uomstridte grunnleggeren av den moderne genetikken. Han er aller mest kjent for krysningsforsøkene han utførte med erteblomster (Pisum sativum) ved det augustinske St. Thomas-klosteret i Brünn (nå Brno i Tsjekkia), hvor han var munk. Mendel krysset ulike erteblomst-varianter med hverandre for å undersøke hvordan egenskaper arves fra én generasjon til den neste.

Mendel gjorde en enorm jobb og krysset nesten 30 000 erteblomster med hverandre i løpet av de sju årene han holdt på. Arbeidet var veldig omstendelig, og Mendels to viktigste redskaper var en pinsett og en pensel. Med pinsetten kastrerte han plantene slik at de ikke skulle pollinere seg selv, og med penselen overførte han pollen fra andre planter.

– Gregor Mendel gjorde blant annet forsøk med to rendyrkede varianter, henholdsvis høye og lave, av erteblomstene. Hvis han krysset to høye planter med hverandre, ble alle plantene i neste generasjon også høye, og hvis han krysset to lave planter, ble det bare lave planter i den neste generasjonen. Men da han krysset høye og lave planter, viste det seg at tre firedeler av plantene i neste generasjon ble høye, mens en firedel ble lave. Det var slik han oppdaget det vi i dag kaller dominante og recessive eller vikende gener, forteller Stenseth

Darwin forsto aldri arvemekanismene

Ledelsen ved Mendel-museet ønsker å bygge et moderne drivhus på tomten hvor Mendels opprinnelige drivhus stod.
Mendels opprinnelige drivhus ble ødelagt i en storm. Nå planlegger Mendel-museet å reise et moderne drivhus på den samme tomten, til minne om Mendel. Tegning: Av Kristof Architects & Urban Designers, Tsjekkia. Bruk bildet

Mendel konkluderte med at arvefaktorene opptrer parvis og skiller lag ved dannelsen av kjønnsceller, og at en ny organisme som dannes får en kopi fra hver av foreldrene. Da blir det slik at ca. en firedel av avkommet får den recessive arvefaktoren fra begge foreldrene, slik at de blir kortvokste – mens de andre tre firedelene får enten én eller to arvefaktorer som gjør plantene høyvokste. Siden det høyvokste genet er dominant, vil planter med ett av hvert gen bli høyvokste.

Gregor Mendel levde samtidig med Charles Darwin og kjente godt til Artenes opprinnelse, og sendte derfor et eksemplar av sitt eget verk til den berømte engelskmannen. Men det er uklart om Darwin noensinne leste Mendels verk.

– Det sørgelige er at Mendels verk ikke fikk noen innflytelse på Darwin. Det som isteden skjedde, var at Darwin aldri forsto hvordan egenskaper gikk i arv, og det plaget ham til hans død, forteller Stenseth.

Det var forresten heller ingen andre som forsto Mendels banebrytende oppdagelse i hans samtid. I 1868 ble han utnevnt til abbed ved klosteret, og da fikk han så mange andre oppgaver at det ikke ble mer tid til genetiske eksperimenter.

I 1870 ble Mendels drivhus ødelagt i en voldsom storm. Og dette er grunnen til at Stenseth var i Brno nylig: Ledelsen ved Mendel-museet ønsker nemlig å gjenreise Mendels drivhus i en modernisert utgave og bruke det som en ny møtearena med forelesninger og konferanser og andre tiltak som kan bidra til å gjøre Mendel mer kjent – ikke minst i Brno og resten av Tsjekkia.

– Jeg synes det er en glimrende idé, og vi diskuterte hvordan dette kan gjøres i praksis. Men oppbyggingen av Mendels drivhus må klart settes inn i et større perspektiv, mener Stenseth.

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Mendel blir glemt – og oppdaget

Gregor Mendel ble altså glemt i sin samtid, men omkring 1900 var det tre forskere som gjenoppdaget ham, uavhengig av hverandre. Det var Hugo de Vries i Nederland, Carl Erich Correns i Tyskland og Erich Tschermak von Seysenegg i Østerrike. Denne gangen vakte arbeidene stor oppmerksomhet, og Mendels forskning skulle ikke lenger være glemt.

I mellomtiden hadde den tyske biologen August Weismann sett i mikroskopet og oppdaget cellekjernene, og da ante han at arveegenskapene kunne ligge der inne. Men det skulle ennå ta lang tid før biologifaget klarte å forene Darwins teorier om artenes evolusjon og Gregor Mendels teori om genene som selve grunnlaget for den genetiske arven.

Professor Richard E. Lenski med førsteutgaven av "Origin of the Species"
Realfagsbiblioteket ved UiO har også et klenodium som forskere valfarter til. Her er det professor Richard E. Lenski fra Michigan State University som får tatt en "selfie" med bibliotekets førsteutgave av Charles Darwins Origin of the Species. Foto: Bjarne Røsjø/UiO. Bruk bildet

Darwins teori sier at evolusjon ved det naturlige utvalg vil kunne skje i en bestand hvis individene har tre viktige egenskaper. De må for det første produsere flere avkom enn hva som skal til for å erstatte seg selv ved sin død, og de må for det andre ha arvbare egenskaper som gjør dem mer eller mindre tilpasset det miljø de lever i. Den tredje egenskapen er at det er variasjon innen bestanden med hensyn til disse arvbare egenskapene.

– Om miljøet endrer seg, vil generelt sett en evolusjon skje slik at flest mulig individer innen bestanden blir best mulig tilpasset det nye miljøet. Darwin forsto altså at arvbarhet var nødvendig for at en evolusjon skulle kunne skje – men han forsto aldri selve mekanismen som kunne muliggjøre arvbarhet – det var det Mendel som først forsto. Men å koble genetikken og Darwins evolusjonsteori, tok enda et par årtier, forteller Stenseth.

Den moderne syntesen

Det var først omkring 1930 at vi fikk det som er blitt kalt Den moderne syntesen. Det var mange som bidro til det fremskrittet, men den britiske forskeren Ronald Fisher var, etter Stenseths mening, den viktigste.

– Han beskrev matematisk hvordan evolusjonen skjer i en bestand bestående av individer med ulike arvbare egenskaper. Vår egen Kristine Bonnevie var for øvrig med på å formidle denne vitenskapelige utviklingen gjennom sine populærvitenskapelige skrifter, forklarer Stenseth.

Det neste store fremskrittet innen genetikken kom da James Watson og Francis Crick oppdaget og beskrev dobbeltspiralen og DNA-molekylets struktur i 1953 – med bidrag fra Maurice Wilkins og Rosalind Franklin. Oppdagelsen av DNA representerte starten på en lang rekke gjennombrudd innen arvelighetslæren og var begynnelsen til den moderne genetikken og genteknologien.

Etter oppdagelsen av DNA-molekylets struktur var selveste Darwin på nippet til å gå i glemmeboken! Ronald Fisher var en av de få som fortsatt ville holde Darwin høyt i hevd, og i 1957 holdt han et foredrag på en større biologikonferanse og uttalte de berømte ordene «May I remind you about a not so well-known book».

– Han siktet selvsagt til Darwins verk om artenes opprinnelse. Deretter blir Darwin gradvis løftet opp i lyset igjen, og der har han vært siden, forteller Stenseth.

Darwin og Mendel var de viktigste

Humle, bombus dahlbomii
Teorien om inclusive fitness forklarer hvorfor humler og mange andre insekter lar være å formere seg, men isteden hjelper de dronningens barn (nære slektninger) med å overleve. Foto av den store søramerikanske humlearten Bombus dahlbomii. Foto: Pato Novoa/Wikimedia Commons

– Det er altså mange forskere som har gitt viktige bidrag til evolusjonsbiologien, men hvem av dem var den aller viktigste? Hvor viktig var Mendel i forhold til for eksempel Darwin?

– Darwin forsto hvordan evolusjonen skjer i en bestand av individer med arvbare egenskaper, og Mendel forsto hvordan selve arven fungerer. Derfor mener jeg at Darwin og Mendel har levert de to viktigste bidragene til den moderne evolusjonsbiologien. Det kan være vanskelig å rangere disse to, men etter min mening har Darwin levert det aller viktigste bidraget. Han er på førsteplassen, svarer Stenseth.

Dermed går «sølvmedaljen» til Gregor Mendel fordi han satte oss på sporet av arvemekanismen. Ronald Fisher fortjener en bronsemedalje på grunn av sin innsats for å utarbeide det som i dag kalles Den moderne syntesen, mener Stenseth.

Men Fisher må, etter Stenseths mening, finne seg i å dele bronseplassen med den britiske forskeren J.B.S. Haldane, som bidro både til Den moderne syntesen og mange andre grunnleggende evolusjonsbiologiske arbeider.

J.B.S. Haldane var for øvrig en original skikkelse – som satt på en bar da han oppdaget det viktige biologiske prinsippet som kalles inclusive fitness på engelsk. Et sentralt poeng er at du kan videreføre dine egne gener ved å hjelpe fram andre individer som deler mange av genene dine, altså nære slektninger. Det var riktignok William Hamilton som utviklet ideen på en mer gjennomført måte, men Haldane var den første som forsto at nære slektninger fører dine egne gener videre til kommende generasjoner. Derfor kan det lønne seg, rent genetisk sett, å hjelpe dem med å overleve og formere seg.

– Haldane erklærte plutselig, der han satt i baren sammen med kolleger, antakelig over en pint eller to, at han gjerne kunne hoppe i elven for å redde livet til en slektning som var i ferd med å drukne. «I am prepared to lay down my life for eight cousins or two brothers», sa han. Men Haldane ville neppe gjøre det samme for en hvilken som helst person som han ikke var i nær slekt med, forteller Stenseth.

Når tredjeplassen er delt mellom Fisher og Haldane, havner Watson og Crick helt nede på en delt femteplass. Men i dette skarpe selskapet henger også poengplassene svært høyt.

Tenker mest på Mendel

Nils Chr. Stenseth like før han tar på seg de hvite hanskene
Her er det like før Stenseth tar på seg de hvite hanskene. Foto: Ellen Repiková, Společně.org.  Bruk bildet

Akkurat nå tenker Nils Chr. Stenseth mer på Gregor Mendel enn på de andre grunnleggerne av det moderne biologifaget. Hvis Stenseth ikke hadde hatt hvite hansker på seg mens han bladde i Mendels håndskrift, ville han antakelig reist hjem til Norge med litt av Mendels gamle DNA på fingertuppene.

– Det skulle tatt seg ut. Jeg tillot meg å peke på manuskriptet uten hansker mens noen tok bilder. Men jeg tok aldri på det, insisterer Stenseth.

Stenseth kommer framover til å jobbe sammen med kloster-gruppen i Brno for å videreføre profileringen av Mendel og genetikkens betydning for å forstå livet rundt oss. Blant annet vil det i 2022 – i forbindelse med 200 års-jubileet for Mendels fødsel – bli startet en årlig konferanse/workshop i Brno.

Kontaktperson:

Professor Nils Chr. Stenseth, Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Les mer på Titan.uio.no:

Mer informasjon om temaet:

John Fleischman: The “Lost” Paper of Gregor Mendel, the Patron Saint of Low Impact Scientific Publishing. The American Society for Cell Biology. Published March 10, 2016.

J.D. Watson & F.H.C. Crick: Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature, Published: 25 April 1953

Lee Alan Dugatkin: Inclusive Fitness Theory from Darwin to Hamilton. Genetics, July 1, 2007 vol. 176 no. 3.

Les også

Tanzania

Det elektroniske avfallets videre liv skal granskes

Elektronikk vi i Norge har avskrevet som søppel, kan bli folks levebrød i Tanzania. Det utsetter både dem og omgivelsene for problematiske miljøgifter  som med vinden også kan finne veien til Arktis og Antarktis.

Forskere ved CTCC og Hylleraas-senteret

Forskerne ved Hylleraas-senteret jakter på kjemiens hellige gral

Forskerne ved Hylleraas-senteret i Oslo og Tromsø jakter på kjemiens hellige gral: De vil bruke datamaskiner til å beregne hvordan kjemiske bindinger brytes og lages. Det kan nemlig gi oss en rekke nye kjemiske stoffer med egenskaper vi bare kan drømme om i dag.