Fattig munk blev genetikens fader
I februari och mars 1865 talade Mendel inför de fåtaliga medlemmarna i Naturhistoriska föreningen i Brünn (dagens Brno i Tjeckien). De två föredragen handlade om Mendels arbete med ärthybrider för att kartlägga arvets gång. Mendel tråkade ut sina åhörare med snåriga resonemang om olika ärtgenerationers olika egenskaper och med ett oändligt antal siffror och tabeller.
Naturhistoriska föreningen i Brünn hade bildats fyra år tidigare. Mendel var en av grundarna och varken uppslutningen eller aktiviteten var särskilt stor trots att naturhistoria eller naturfilosofi var högsta mode.
Bara fyra år tidigare hade Charles Darwin publicerat sin utvecklingslära vilken hade fått ett enormt genomslag och verkat som en vitamininjektion i vetenskapliga kretsar, till och med i Brünn. Men jämförde man Darwins spännande teser om alltings utveckling och vårt släktskap med aporna med Mendels siffror om ärthybrider var det inte svårt att förstå att sprängstoffet i munkens undersökningar drunknade i alla knastertorra tabeller.
Publicerade artikel
Mendel gjorde om sina föreläsningar till en lång men knappast mer lättillgänglig artikel, ”Försök med växtbastarder”, som han lät publicera i tidskriften Avhandlingar från naturforskarnas förening i Brünn. Tidskriftens upplaga var 115 exemplar.
Mendels mål var inte ära och berömmelse men han hade gärna sett att andra forskare försökt upprepa och bekräfta hans resultat och slutsatser. I ett brev till professor Carl von Nägeli i München klagar Mendel året därefter: ”Så vitt jag vet har ingen försökt upprepa mina experiment.”
Sedan föll hans ärtförsök i glömska och Mendel själv hade inte längre tid med ärter. Hans nya administrativa arbete i augustinerklostret tog all hans tid.
Vad hade då Mendel gjort som var så stort och ändå så negligerat av hans samtid? Jo, han hade gjort distinkt matematik av Darwins utvecklingslära. Mendel hade med sina ärter bevisat att barn ärver egenskaper av sina föräldrar, att skrynkliga ärter gör fler skrynkliga ärter och att släta ärter gör släta ärter.
Detta var ingen nyhet – att barn ärver egenskaper av sina föräldrar har inte minst barnens föräldrar sedan urminnes tider kunnat konstatera och det hade också varenda bonde, växtförädlare och djuruppfödare förstått och utnyttjat.
Mendel skriver att motivet bakom hans experiment var just observationen att egenskaper hos avkomman till viss del är förutsägbara men att det inte finns någon förklaring till hur överföringen av egenskaper från en generation till en annan går till. Det var heller inte möjligt att på förhand veta precis vilka egenskaper som skulle gå vidare. ”Men det är föga överraskande eftersom experimenten för att finna en sådan lagbundenhet fordrar både tålamod och tid”, skriver Mendel. Tid hade han. Hans experiment med ärter och andra baljväxter hade pågått i över åtta år innan han gav, eller snarare försökte ge, offentlighet åt sin upptäckt.
Han levde också i en miljö som både uppmuntrade och hämmade vetenskapliga undersökningar av den gudomliga planen. Att kultivera och lära känna naturen var ett sätt att komma närmare skaparen och därför kom klosterträdgårdar att bli viktiga platser för insamlandet av biologisk kunskap. Men förde studierna så långt att tron på skapelsen så som den beskrevs i Bibeln hotades, kunde den tidigare uppmuntrande omgivningen snabbt byta fot.
Linnés systematik
De naturvetenskapliga kunskapernas explosionsartade tillväxt under andra halvan av 1800-talet handlade mycket om att tabellföra och klassificera världen. Fundamentet för arbetet med att utforska floran i klostren var Carl von Linnés systematiska botanik där växterna delades in och bokfördes i klasser och arter.
Hundra år före Mendel och Darwin spekulerade Linné själv om ett slags utvecklingslära. Han tänkte sig att hela jorden, med undantag av den paradisiska ön, en gång hade varit vattentäckt och att alla arter med jordhöjningen hade spritt sig från ön.
Linné trodde på den gudomliga ordningen och han såg uppdelningen i olika arter, en uppdelning som ingen kände bättre än han själv, som ett bevis på naturens balans och mening. Det påstås att Linné på ålderns höst hittade en blomhybrid i sin trädgård i Uppsala. Upptäckten skakade honom –en hybrid, en ny form, bröt harmonin och rubbade den gudomliga planens symmetri. Det sägs att Linné valde att hålla tyst om sitt obehagliga fynd.
Att Johann Mendel – Gregor var det munknamn han tog – blev munk var en nödlösning och vägen dit var lång och svår. Som barn visade han gott läshuvud och kunde trots familjens skrala ekonomi fortsätta att studera tack vare sänkta skolavgifter och stipendier.
Skulle ta över gården
När Mendel var 16 år gammal blev hans pappa svårt skadad i en olycka och Mendel kallades hem från böckernas värld i skolan för att ta över gården. Det blev inte så, antagligen för att sonen Johann opponerade sig. Istället tog en svärson till familjen över gården.
På grund av pappans olycka stryptes dock det lilla men livsnödvändiga ekonomiska understödet hemifrån. På något sätt lyckades Johann ändå hanka sig fram, bland annat genom att ge privatlektioner. Snart blev han själv svårt sjuk och den dåliga hälsan skulle sedan plåga honom resten av livet. Han tvingades lämna skolan för att söka återhämta sig hemma under flera månader. Trots detta klarade han studierna och flyttades upp till nästa klass.
År 1840 började han studera filosofi på universitetet i Olmütz (i dag Olomouc i Tjeckien). Där var konkurrensen bland fattiga studenter som vill ge privatlektioner betydligt hårdare och Mendel lyckades inte få några elever.
Återigen blev han sjuk, tvingades åka hem och stannade där i ett år. När han tillfrisknat veknade hans syster inför sin kunskapstörstande lillebror. Hon avstod en del av sin hemgift och Mendel kunde återvända till filosofistudierna i Olmütz.
Två år senare var den ekonomiska situationen svårare än någonsin och Mendel vände sig i sin nöd till sin professor Friedrich Franz, som rådde honom att söka in som novis vid augustinerklostret i Brünn. Professorn skrev ett rekommendationsbrev och den 9 oktober 1843 blev studenten Johann Mendel munken Gregor Mendel.
Blev lärare
Två år senare satt han återigen på skolbänken. Klostrets ledning lade upp studieplanen och under de första åren stod det hebreiska, grekiska, bibelkunskap och kyrkohistoria på schemat. Så småningom tillkom trädgårdsodling.
I juni 1848 tog Mendel sin prästexamen och fick tjänst i kyrkan i grannorten Altbrünn. Han vantrivdes och accepterade därför villigt ett erbjudande om att börja arbeta som skollärare i Znaim. Mendel trivdes och satsade på en framtid som lärare men misslyckades i förstone med det examensarbete som krävdes för att han skulle få en fast tjänst som lärare. Han reste istället till universitetet i Wien för att studera naturvetenskap.
År 1854 var han tillbaka som lärare, den här gången i Brünn, och nu kom han att stanna som vikarierande magister i naturhistoria och naturvetenskap i 16 år. Ännu ett försök att ta lärarexamen misslyckades.
Två år senare började Mendel de experiment med ärthybrider som skulle göra honom till ett av de stora namnen inom naturvetenskapen. Under de kommande sju åren skulle han odla tusentals ärtplantor för att söka finna arvets mönster. Han ägnade sig även åt meteorologiska studier och publicerade en artikel i ämnet 1863.
År 1859 kom Charles Darwins bok Om arternas uppkomst och plötsligt var naturhistoria föremål för lidelsefulla diskussioner i salongerna. Man kan på goda grunder anta att Mendel läste Darwin och insåg betydelsen av vad han själv höll på att åstadkomma.
Darwin lärde att evolutionens drivkraft var det naturliga urvalet. Att de individer som var mest lämpade att överleva i sin miljö fick fler ungar än de mindre lämpade och att utvecklingen därför kunde ses som en kontinuerligt pågående kapprustning. Arterna förändrades och Gud hade ingenting med utvecklingen att skaffa.
Mendel var nu på god väg att förklara hur en framgångsrik förälder förde sitt anlag vidare till sin avkomma. Tidens uppfattning om arvets gång var diffus. Många såg fröet eller fostret som en liten kopia av den vuxna individen med en jämnt fördelad blandning av föräldrarnas anlag. Det verkade mest naturligt att båda föräldrarna bidrog med hälften även om det var uppenbart att så inte var fallet. Syskonen i en familj var ju inte exakt lika varandra, några var mer lika mamman, andra mer lika pappan och en del inte lika någon av dem.
När Mendel korsade ärter som var olika, till exempel ärter som i många generationer varit släta med ärter som på samma sätt alltid varit skrynkliga, blev resultatet att alla ärter blev släta – att alla ärvde den släta förälderns egenskap.
Nu ställde Mendel den rätta frågan. Den fråga som gjorde hans ärter vetenskapligt intressanta: Vart tog skrynkligheten vägen?
Dolda anlag fördes vidare
För att få svar på frågan gick han vidare och undersökte vad som hände i tredje generationen. Nu blev några ärter skrynkliga trots att ”föräldrarna” alla var släta. På något sätt hade anlaget för skrynklighet följt med, dolt under en generation, för att dyka upp igen i nästa.
Han upprepade sitt experiment, han undersökte andra anlag, bladens storlek, skidans längd, ärtans form och färg och han hittade en mall för hur egenskaper ärvs. Nu kunde Mendel göra matematik och systematiserad kunskap av sina ärter. Vissa anlag försvann och dök upp igen enligt ett strikt mönster och mönstret var 3:1.
De ärter som hade släta föräldrar men släta/skrynkliga farföräldrar blev oftast släta (tre av fyra) men en av fyra blev skrynklig. Mendel drog slutsatsen att vissa egenskaper, till exempel släthet, är dominanta, och att andra egenskaper, till exempel skrynklighet, är icke-dominanta. För att en ärta ska bli skrynklig måste den ärva egenskapen skrynklig i dubbel uppsättning, från bägge föräldrarna. Kommen så långt i resonemanget kunde Mendel förklara sitt 3:1-mönster.
När två släta ärter som båda har skrynklighet i sitt arv korsas bjuder naturen fyra möjliga kombinationer till avkomman. Antingen slät-slät eller slät-skrynklig eller skrynklig-slät eller skrynklig-skrynklig. Alla ärter som har slät i sitt arv blir släta, eftersom slät är en dominant egenskap. Bara de som ärver egenskapen skrynklig-skrynklig blir skrynkliga. Alltså, tre släta på varje skrynklig.
Mendels slutsats var att arvet måste vara något materiellt, något som vid korsningen eller befruktningen förs över till nästa generation och att pappan och mamman bidrog med, inte var sin del, utan var sina två delar, eller ”bitar” som Mendel kallade dem.
Nu hade han en teoretisk modell som förklarade varför inte avkomman är en jämn blandning av föräldrarnas anlag. Vidare menade han att principen med dominanta och icke-dominanta egenskaper inte bara gällde ärter utan allt levande.
Allt glömdes bort
Mendel höll sina föredrag för medlemmarna i Naturhistoriska föreningen i Brünn och publicerade sin artikel i föreningens tidskrift och sedan glömdes allt bort. Han skickade ett exemplar av artikeln till Darwin, men denne reagerade inte alls. Efter Darwins död förstod man varför – tidskriften hittades oläst, osprättad, i hans bibliotek.
Mendel tvingades överge sitt vetenskapliga arbete därför att han utsågs till abbot i klostret och de administrativa uppgifterna krävde all hans tid. Han försvann från den vetenskapliga scenen utan att någon märkte det – ingen hade ändå förstått vad han hade gjort. ”Min tid ska komma”, brukade Mendel beklaga sig bakom högarna av papper som rörde klostrets administration.
Vetenskapshistoriker har svårt att övertygande förklara varför Gregor Mendels banbrytande arbete inte rönte större uppmärksamhet. Dock insåg minst en samtida hur laddad Mendels forskning var. Hans efterträdare som abbot i klostret lät nämligen bränna allt material Mendel hade lämnat efter sig. Men några exemplar av den obetydliga tidskriften med den betydelsefulla artikeln fanns kvar och det räckte för att Mendel skulle återupptäckas.
Mendel fick äran
År 1900, 16 år efter hans död, hade världen hunnit ikapp Mendel. Då upptäckte tre botaniker – Hugo de Vries, Carl Correns och Erich Tschermack von Seysenegg – oberoende av varandra den lagbundenhet i arvets gång som Mendel hade beskrivit. När de tre sedan hittade Mendels gamla artikel gav de förbehållslöst Mendel äran av att ha varit först. De ärftlighetslagar de beskrev har sedan dess kallats ”de mendelska lagarna”.
Ett par decennier efter sin död var munken från Brünn en erkänt viktig vetenskapsman och pionjär. Med de bättre mikroskopens hjälp kom nu också forskarna allt närmare Mendels bitar. Något decennium senare visste man också varför det plötsligt kunde dyka upp helt nya anlag som inte verkade komma från Mendels bitar och som inte hans lagar kunde förklara.
Hugo de Vries kallade de oväntade anlagen för mutationer och menade att de var en viktig, kanske avgörande, drivkraft i utvecklingen. En mutation är en slumpartad förändring i arvsmassan, en felläsning när cellerna delar sig. Sker mutationen i en könscell blir den en del av arvsmassan och förs vidare till nästa generation. Mutationer fungerar som en evolutionär motor, en naturens egen experimentella vapensmedja i den eviga kampen för överlevnad.
Många mutationer hamnar direkt och oåterkalleligt på historiens stora genetiska skräphög för icke lönsamma förändringar eftersom de innebär en försämring; ofta leder de till antingen missfall eller ofruktsamhet.
Andra mutationer lever vidare obemärkt, de tillför varken något negativt eller något positivt.
Åter andra ger bäraren ett plus. Bäraren gynnas, blir framgångsrik och får många ungar som ärver den framgångsrika egenskapen, som i sin tur får många ungar och så vidare. Plusegenskapen blir en artspecifik egenskap och bidrar till dess utveckling.
Ny vetenskap: genetik
Med insikten om de plötsliga förändringarna i Mendels bitar, som på förslag av dansken Willhelm Johannsen kallades för gener, efter det grekiska ordet för ”ras, härkomst”, sköt ärftlighetsforskningen fart på allvar. Den nya vetenskapen döptes till genetik.
Darwins evolutionslära och Mendels lagar blev upptakten till den hisnande vetenskapliga resa in i livets minsta och mest ursprungliga beståndsdelar som vi i dag gör – en färd som både lovar och hotar att sätta verktyg i våra händer som på Darwins och Mendels tid exklusivt tillskrevs Gud.
Tord Ajanki är journalist och författare. Han skrev om Charles Darwin och evolutionsläran i Populär Historia nr 6/97. I nästa nummer kommer en artikel om den franske mikrobiologen Louis Pasteur.
