Munken och ärtorna avslöjade ärftlighet

2017-06-17 07:00  

I mitten av 1800-talet upptäckte österrikaren Gregor Mendel genetikens lagar. Ny Teknik har besökt den tjeckiska staden Brno och klostret där Mendel under nio år experimenterade med ärtor.

”Vad gör ni?”, frågar jag mannen i munkdräkt som kryper omkring bland växterna i det glasade växthuset med en pensel i handen.

”Jag pollinerar”, svarar han och ger mig en snabb blick över de tunnbågade glasögonen.

”Pollinerar? Vadå?”

”Ärtor.”

”Jag trodde insekter skötte sånt.”

”Ja, det gör de. I vanliga fall. Men nu är det jag som sköter om den saken. Jag försöker utröna ärftlighetens lagar.” Försiktigt viker han upp kronbladen på en ärtblomma och bestryker pistillen med sin pensel. Jag ser hur små pollenkorn fastnar på pistillens märke. ”Sisådärja”, säger han och reser sig. ”Vem är ni förresten? Ni talar med en brytning som jag inte känner igen. Ni är varken österrikare eller tjeck.”

”Ich bin Schwede”, säger jag. ”Jag är svensk.”

Munken fnittrar till, och tittar nyfiket på mig med ett egendomligt leende.

”Varför skrattar ni?”

”Åh, ingenting”, svarar han.” Vi kan ta det senare.”

Jag befinner mig i St Thomasklostret i staden Brno i nuvarande sydöstra Tjeckien. Året är 1866, så egentligen heter staden Brünn och är en del av den Österrike-Ungerska dubbelmonarkin. Munken framför mig sträcker fram sin hand.

”Mitt namn är Gregor Mendel”, säger han. ”Är ni intresserad av genetik?”

”Ja. Det är därför som jag har kommit hit.”

”Utmärkt”, säger Mendel. ”Som ni kanske vet så finns det många varianter av vanliga ärtor. Det finns de som är gula och de som är gröna. De som är släta och de som är skrynkliga. De som bildar höga plantor, upp till flera meter, och de som bara blir högst en meter höga. Och så vidare. Man kan köpa frön och odla den sort man vill. Frön för gula ärtor ger gula ärtor. Och frön för gröna ärtor ger gröna. Det är inget märkvärdigt med det. Men vad händer om man korsar gröna och gula? Om man pollinerar gröna ärtplantor med pollen från gula och tvärtom? Vilken färg får då avkommans ärtor, tror ni?”

”Tja, det blir väl hälften av varje. Eller kanske gröngula? Eller spräckliga?”

”Fel. Det blir gula ärtor. Bara gula. Allihop.”

”Konstigt. Varför det?”

”Ärtor, precis som människor, ärver anlag från båda föräldrarna. Så den fösta generationen avkomma har alltså anlag för både gult och grönt. Är ni med?”

”Ja. Men varför blir då alla ärtorna trots det gula?”

”Därför att anlaget för gult av någon anledning dominerar över anlaget för grönt. Men nu kommer det intressanta. Om vi tar och planterar några sådana här gula hybridärtor, driver upp plantorna och sedan korsar dem med varandra, vad tror ni då resultatet blir?”

”Ingen aning. Berätta!”

”Då får vi tre fjärdedelar plantor med gula ärtor och en fjärdedel med gröna.”

”Det var som tusan!”

”Egentligen är det hela ganska enkelt, men ändå förvånande. Vi kan kalla anlaget för gult för A och anlaget för grönt a. Hybriderna av första generationen har anlag för både gult och grönt, vilket vi kan skriva som Aa. Låt oss nu göra ett diagram som visar vad som kan hända när vi korsar två ärtplantor med anlagen Aa. Vid befruktningen ärver den nya organismen ett anlag från vardera föräldern. Pollenet kan ge antingen A eller a och pistillen kan ge antingen A eller a. Nu ska vi se vilka kombinationer detta kan ge upphov till, och i vilka proportioner.”

Han tar fram en anteckningsbok och en penna och ritar snabbt upp ett korsningsschema.

”Om det kommer A från fadern, pollenet, får vi möjligheten AA eller Aa. Om det i stället kommer a från pollenet får vi möjligheterna ...”

”... aA och aa”, säger jag.

”Duktig gosse. Jag märker att ni har förstått saken. Och i vilka proportioner?”

Jag tittar på diagrammet. ”Om alla kombinationer ger grobara ärtor bör det bli en fjärdedel plantor av typen AA. Två fjärdedelar, det vill säga hälften Aa och en fjärdedel aa.”

”Just det. Men eftersom anlaget A är dominant över a blir tre fjärdedelar av ärtorna i andra generationen gula. En fjärdedel blir gröna, de som har anlagen aa. Den första generationen hybrider ger alltså inga gröna ärtor, men de dyker upp i den andra generationen. Och de kommer att kunna dyka upp igen i den tredje och fjärde generationen etcetera.”

”Så ett anlag kan alltså ligga dolt i många generationer innan det plötsligt dyker upp?”

”Ja. Jag har också undersökt andra anlag. De som gör plantorna höga eller låga, de som ger släta eller skrynkliga ärtor, och så vidare. Uppenbarligen ärvs de olika egenskaperna oberoende av varandra. Jag har under nio år drivit upp tiotusentals ärtplantor som jag själv har pollinerat här inne i växthuset för att verifiera att det verkligen är på det här viset, och mina resultat tyder på att så är fallet. Det egendomligaste med det hela är att ingen tidigare kommit på det.”

”Gäller den här typen av ärftlighetslagar även för andra växter?”

”Ja, men det är lättast att experimentera med ärtor.”

”Och djur?”

”Jodå. Jag har korsat vita möss med vanliga bruna. Det vita är ett recessivt anlag.”

”Och människor?”

”Människor är djur.”

”Detta är ju sensationellt. Har ni publicerat era resultat?”

”Jadå, men bara i en tyskspråkig vetenskaplig tidskrift. Jag vet inte hur mycket den lästs i andra länder i Europa. Men jag har skickat ut min rapport till ett fyrtiotal prominenta forskare världen över. Däribland till Charles Darwin.”

”Bra idé. Vad svarade han?”

”Hittills ingenting. Han kanske inte har haft tid. Kanske har han haft för mycket att göra.”

Hmm, tänker jag. Kanske är det snarare så att de forskare som Mendel vördnadsfullt kallar prominenta inte bryr sig om en studie av en okänd österrikisk munk i det Habsburgska imperiets utkant. Mendels forskningsrapport kommer att ligga oläst i decennier.

Egentligen hette han Johann i förnamn. Han föddes 1822 och växte upp på en bondgård i norra Mähren. Som ung man gick han först vid läroverket i grannstaden Opava och studerade sedan filosofi och fysik vid universitetet i Olomouc.

För att på heltid kunna ägna sig åt forskning krävdes vid den här tiden att man var ekonomiskt oberoende. Det fanns inga avlönade tjänster för forskare, sådana kom först vid förra sekelskiftet. En vetenskapsman förutsattes själv bekosta sin forskning och nöja sig med eventuell ära och ryktbarhet som lön för mödan. Det enklaste sättet att uppnå ekonomiskt oberoende var att komma från en förmögen familj (vilket Mendel inte gjorde). Det näst enklaste sättet var att gifta sig rikt (tveksamt om Mendel ens försökte). Man kunde också försöka skaffa sig en sponsor, en mecenat. Kanske en furste eller en stormrik industrialist. Gick inte det heller kunde man som sista utväg avstå från världsliga ting som äktenskap och barn och lägga sitt liv i den katolska kyrkans händer. Hur som helst så var Augustinerorden i Brno rik och tog med öppna armar emot den unge Johann Mendel. Som munk vid St Thomasklostret i Brno fick han namnet Gregor.

I klosterträdgården bredvid Marie himmelsfärdskyrkan i gamla stan i Brno (som vid den här tiden hade huvudsakligen tysktalande befolkning och kallades Brünn) uppförde Gregor Mendel sitt växthus. Där inledde han 1854 sina experiment med ärthybrider. Det sägs att han drev upp och pollinerade runt 28 000 plantor, de flesta ärtor, Pisum sativum. Hans experiment pågick fram till 1863, då han blev vald till abbot för klostret. Som chef med administrativa plikter fick han allt mindre tid för sina ärtor. Det blev inga fler experiment.

Den lilla tid han fick över ägnade Mendel nu i stället åt sitt andra stora intresse i livet: biodling. I en backe bakom en av klosterbyggnaderna lät han uppföra en tegellänga med 15 bikupor och ett litet arbetsrum. Hans plan var att kunna korsa fram flitigare bin som gav högre honungsskördar. Tyvärr hade han inte riktigt förstått hur bisamhällen fungerar, att drottningen bara parar sig under svärmningen, så det blev inget av det projektet, mer än en hel del honung för klostret. Byggnaden med bikuporna finns fortfarande kvar.

1865 presenterade Mendel sina ärtforskningsresultat inför naturhistoriska sällskapet i Brno. Och året därpå, 1866, publicerade han sin uppsats ”Versuche über Pflantzenhybriden”, Försök med växthybrider, i tidskriften ”Verhandlungen des naturforschendes Verein Brünn”, Avhandlingar från Brünns förening för naturforskning.

Sällan har en så viktig forskningsrapport lästs av så få. Det förefaller som om inte ens de biologer som var insatta i ämnet och kunde läsa tyska begrep vad där stod. Ingen brydde sig om Mendels artikel. Själv lär Mendel ha kommenterat fiaskot med orden ”min tid kommer”.

Det skulle dröja till årsskiftet 1900 innan Mendels arbete äntligen uppmärksammades, och då för att två andra forskare vid namn Hugo de Vries och Carl Correns hade gjort liknande experiment och börjat komma på samma sak som Mendel. Det sägs att de Vries själv inte begrep sina egna forskningsresultat förrän han läst Mendels artikel.

Plötsligt var Gregor Mendel en berömdhet. Hans tid hade äntligen kommit, men tyvärr fick han själv inte vara med om den, han hade avlidit 1884.

Mendels ärftlighetslagar blev startpunkten för en ny vetenskap, genetiken, och de las till grund för modern växtförädling. Tyvärr togs Mendels lagar på 1920-talet till inteckning för en rad politiska vantolkningar, inte minst den så kallade rasbiologin. I det nazistiska rastänkandet ingick idén att judar och romer bar på anlag för speciella sjukdomar och att det gällde att hålla den ariska rasen ren från sådana främmande anlag. Hade inte Medel sagt att anlag kunde ligga latenta i arvsmassan för att många generationer senare plötsligt uttryckas? Det skulle dröja till 1950-talet innan rasbiologiska idéer föll ur modet och förpassades till vetenskapens sophög.

Men Gregor Mendel skulle diskrediteras även av kommunisterna. Den ryske växtforskaren Trofim Lysenko hade Stalins öra när han framförde sina pseudovetenskapliga idéer om växtförädling. Det går, påstod Lysenko, att vänja exempelvis en spannmålssort vid att växa i kallt klimat. Efter några säsonger har växten vant sig, härdats, och kan sedan ge kolossala skördar, hävdade han.

Enligt Mendel var detta omöjligt. Om inga ursprungliga anlag för köldtålighet fanns skulle arten aldrig kunna bli köldtålig. Det kunde endast ske genom naturliga mutationer och den darwinska evolutionen, men sådant tar hundratusentals år.

Lysenkos idéer passade emellertid som hand i handske med Stalins världsbild, och under flera decennier var det Lysenko som dikterade växtförädlingen i Sovjetunionen. Resultatet blev katastrof. Viktigt växtförädlingsarbete missköttes, skördarna slog fel och hungersnöd kunde avvärjas enbart med hjälp av massiv spannmålsimport från USA. Inte förrän 1965 föll Lysenko slutligen i onåd och Gregor Mendel återupprättades i Sovjetunionen.

Men ytterligare attacker skulle göras, nu mot Mendels heder och vandel. En matematiker och statistiker vid namn Fisher rekonstruerade Mendels experiment, och hävdade 1936 att Mendels resultat var för bra för att vara sanna. Det gällde korsningen av hybrider i andra generationen, det som beskrevs i början av artikeln. När vi korsar två plantor med anlagen Aa där A är det dominanta anlaget (gula ärtor i stället för gröna) får vi, teoretiskt sett, tre fjärdedelar gula ärtor och en fjärdedel gröna, 3:1, alltså.

Mendels egna experiment gav uppmätta värden som 2,84:1, Alltför nära 3:1, hävdade Fisher och ansåg att Mendel hade friserat sina resultat. I själva verket var det statistiskt sett ytterst osannolikt att Mendel vid sina experiment skulle ha kommit så nära 3:1. Ja, sannolikheten att Mendel hade fuskat var så stor som 99 procent, enligt Fisher.

En rad andra matematiker har genom årens lopp ryckt ut till försvar för Mendel. 2007 fastslog Daniel L Hartl och Daniel J Fairbanks att Fisher hade misstolkat Mendels forskningsanteckningar, och att Mendels resultat är helt rimliga. Men nu tillbaka till Mendel själv:

”Fader Gregor”, säger jag, ”varför skrattade ni när jag berättade att jag var svensk?”

Mendel fnittrar åter till. ”Vi har inte så ofta haft svenska besökare, inte sedan trettioåriga kriget. Sommaren 1645 kom Lennart Torstensson hit till Brno med en svensk armé och belägrade Spilberk, fästningen här över oss. I tre månader kämpade de för att ta sig in över murarna, men fästningen höll stånd. Till sist sa Torstensson att om han inte klarat av att ta fästningen före klockan tolv nästa dag, skulle han häva belägringen och låta armén söka byte någon annanstans. Nåväl, nästa dag kom och striden stod het vid borgmurarna. Svenskarna var precis på väg att bryta igenom, men just då slog klockorna i Peter-Paulskatedralen tolv slag. Svenskarna samlade omedelbart ihop sina kanoner och sitt pick och pack och begav sig iväg. Brno var räddat.”

”Sån tur.”

”Kanske inte bara tur. Saken var den att ringaren i katedralen lurade svenskarna genom att låta klockorna slå tolv slag redan klockan elva.”

Och så sker än i dag. Varje dag klockan elva slår klockan i katedralen tolv slag till minne av de lättlurade svenskarna. Klostret i Brno har i dag förvandlats till museum. Inne i byggnaden pågår renovering, på gården växer ärtor i sängar, och i salarna kan man lära sig om Mendels metodiska arbete och se hans glasögon och anteckningsböcker. Vid entrén finns ett kafé som serverar mig och museichefen Ondrej Dostal varsin cappuccino.

”Mendel var ju munk, men hur var det?”, frågar jag. ”Hade han barn?”

”Ja, vi tror faktiskt det”, svarar museichefen. ”I klostrets arkiv finns anteckningar om att det under många år betalades ut en summa pengar varje månad till en tidigare anställd piga. Det finns också uppgifter om att pigan hade en dotter. Utbetalningarna slutade emellertid plötsligt när Mendel avled, och det finns inga uppgifter om vart kvinnan och barnet tog vägen.”

Gregor Mendel var uppenbarligen inte så mycket till vare sig munk eller far, men desto mer till forskare.

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt