DANAS svi znamo što je genetika. No, njeni počeci bili su neobični, ispunjeni neobičnim teorijama i vjerovanjima. Tako se, primjerice, pretpostavljalo da spermij sadrži malog čovjeka (homunculus) koji se razvije u maternici. Neki su narodi vjerovali da medvjedica okoti bezličnu kuglu mesa koju onda jezikom modelira u malog medvjeda. Prva teorija je nelogična jer bi homunculus trebao imati testise sa spermijima u kojima je sljedeća generacija i tako u nedogled (kao kada držeći ogledalo stanemo ispred drugog ogledala u kojem onda vidimo bezbroj svojih odraza). Druga teorija također ne drži vodu jer gdje bi medvjedica prošla edukaciju za kipara?

No, ova kolumna opisuje zablude o ulozi Gregora Mendela, ”oca” genetike u temeljnim genetskim otkrićima. Hoće li Mendel proći kao oni muškarci koji nakon puno godina saznaju da nisu pravi očevi ljudima koje zovu djecom? Možda i nije važno tko je otac, sve dok nam genetika omogućava napredak, te dok su djeca živa, zdrava i vesela. Možda će kolumna biti zanimljivija onima koji su donekle upućeni u genetiku. No možda ona neke od vas baš navede na traženje dodatnih tekstova o genetici.

Sve počinje s ocem

Prvo poglavlje gotovo svih udžbenika genetike posvećeno je Gregoru Mendelu (1822. - 1884.), redovniku iz Brna u Češkoj, koji je sredinom 19. stoljeća (navodno) otkrio zakone nasljeđivanja. Tvrdi se da je njegovo otkriće bilo neprepoznato 35 godina, tj. navodno je bio ispred svog vremena. Čak se i osnovni zakoni nasljeđivanja danas nazivaju njegovim prezimenom, tj. prvi i drugi Mendelov zakon. No ne misle baš svi tako. Neki povjesničari znanosti, npr. Robert Olby, u Mendelovom originalnom radu ne nalazi niti jedno uporište za zasluge koje mu se pripisuju. Također, i bez velikog proučavanja njegovog rada, a imajući u vidu jednostavnost osnovnog genetskog postulata – jedan gen dobijemo od majke, a drugi od oca – nemoguće je razumjeti kako Gregor taj vrlo jednostavan princip nije objasnio ama baš nikome. Najlogičniji odgovor je da ni sam nije shvatio o čemu se radi pa stoga osnovne principe nije ni mogao nikome objasniti.

Hibridi (a nisu automobili)

Više od 10.000 godina ljudi biraju biljke koje im donose veće, ljepše i sočnije plodove, a od prije 250 godina u proces stvaranja poželjnih biljaka uključen je postupak njihovog međusobnog križanja / hibridizacije. Takav postupak danas zovemo i oplemenjivanje biljaka, a provodi se tako što se spolnim stanicama jedne vrste biljke oplodi (opraši) biljka druge vrste. Rezultat je hibridna biljka. Vjerojatno ste čuli za hibride kukuruza ili pšenice. Neke karakteristike hibrida nije moguće zadržati već hibride treba stalno iznova proizvoditi križanjem, pa hibridno sjeme treba kupovati svake godine (tj. hibride ne možemo propagirati iz njihovog sjemena).

Što je Gregor radio?

Idemo sada pogledati što je Mendel uistinu radio. U vrijeme kada je provodio pokuse (od 1857. do 1865.) vladalo je mišljenje da će se osobine hibrida stabilizirati njihovim međusobnim križanjem kroz dovoljan broj generacija te da se tako može proizvesti nova, čista vrsta biljke. No to se ne događa, već se hibridne biljke najčešće vraćaju u početne, čiste vrste (ovisno o osobini koju se želi promijeniti). I Mendelov rad, kojim je stekao titulu ”oca genetike”, bio je na istoj liniji istraživanja. Naslov njegovog rada je ”Experiments on Plant Hybridization”, tj. pokusi s križanjem biljaka. Cilj mu je bio proučiti hibride (stvoriti nove vrste), a ne dokučiti zakonitosti nasljeđivanja (za što mu se daje priznanje). U cijelom se njegovom radu ne spominje njemačka riječ za nasljeđe (članak je napisan na njemačkom). Nigdje u radu Mendel ne definira prvi ili drugi zakon nasljeđivanja, koji se danas po njemu nazivaju.

Mendel je osam godina međusobno križao desetak tisuća biljaka graška i pratio više njihovih osobina (oblik zrna, boju cvijeta, visinu stabljike…). Odabrao je biljku s kojom je lako manipulirati, te osobine koje su lako uočljive i javljaju se u suprotnim oblicima – visoki i niski grašak. Visokim je biljkama stabljika dugačka 2 metra, a niskima 15-ak cm. (Moja je baka uvijek sadila niski grašak koji bismo zajedno brali i vadili iz mahuna, uz njene priče o ratu i recitacije o kraljeviću Marku). Kada bi Mendel križao čiste sojeve visokih biljaka s čistim sojem niskih biljaka dobio bi hibride koji su bili visoki. To jest, visoki rast dominira nad niskim rastom biljke (koji je potisnut, tj. recesivan). Tada je bilo poznato da su određena svojstva dominantna, a druga recesivna, tj. Mendel ih nije otkrio, kako često stoji u udžbenicima. Kada je međusobno križao hibridne graške onda bi 25% biljaka imalo niske stabljike, dok bi ostale bile visoke, čime je utvrdio važan genetički omjer 3:1. Slične su omjere dobivali i drugi znanstvenici. Tako je 1860. godine Charles Darwin (tvorac teorije evolucije) proučavajući zijevalice pronašao omjer od 2,38:1 (tj. ni omjer 3:1 nije otkrio Mendel, kako se najčešće misli). Ono što je Mendel uistinu prvi uočio jest da je nastavljajući s križanjem hibridnih biljaka dobivao 50% biljaka koje su i dalje hibridne – koje je označavao s Aa, 25% malih biljaka – koje je označavao s malim slovom, a i 25% čistih visokih biljaka koje je označavao slovom A. To je drugi, genetički važan omjer: 1:2:1, a njega je uistinu otkrio Mendel. Kod ovakvog označavanja biljaka treba napraviti kratko objašnjenje jer bi te iste biljke danas označili s AA i aa (ne sa samo jednim slovom: A ili a). Mendel nije napravio tipfeler u označavanju nego je riječ o suštinskom nerazumijevanju.  Označavanje s AA govori da visoka biljka ima dva gena za visoki rast (po jedan od svake roditeljske biljke), što Mendel nije shvatio.

Mendel se u svome radu redovito referira na fizičke karakteristike biljaka, a gotovo nigdje na elemente (gene) koji te osobine određuju, iz čega se vidi da nije istraživao principe nasljeđivanja (već je bio usredotočen na stvaranje stabilnog hibrida). Treba reći da samo manji dio osobina prilikom hibridizacije stvara tipične omjere (što je Mendel znao), stoga Mendel nije ni mogao tvrditi da je pronašao opća pravila nasljeđivanja, jer ona nisu vrijedila za većinu osobina. No, s druge strane, mogao je tvrditi (jer su njegovi rezultati to jasno pokazivali) da su barem neke osobine određene s dva elementa (koji dolaze od dvaju roditelja), ali nije.

Za što je Mendel uistinu zaslužan?

Mislim da je Mendel uistinu napravio dvije važne stvari. Prvo, opisao je omjer potomstva nakon križanja hibrida (1:2:1) – što nije napravio nitko prije njega. Drugo, križao je velik broj biljaka (na tisuće) i vrlo pedantno bilježio njihove karakteristike na temelju čega je bilo moguće precizno utvrditi tipične omjere. Njegovi su rezultati omogućili da se 1900. godine, kada se o biologiji stanice saznalo dovoljno, lako shvate osnovna pravila nasljeđivanja. Treće što bih izdvojio jest korištenje redukcionističkog pristupa kojeg se uglavnom i danas držimo (uz moguće izuzeće sistemske biologije). To znači da je Mendel analizirao samo nekoliko osobina (zanemarujući sve ostale) te je proučavao samo jednu vrstu biljke, jer bi se inače pojedine informacije izgubile u šumi svih ostalih podataka. No, to što je napravio nije dovoljno da ga se smatra ocem genetike, jer Mendel, po svemu što stoji u njegovom radu, nije shvatio kako genetika funkcionira.

Što Mendel nije utvrdio?

Nije utvrdio osnovne zakone nasljeđivanja, iako se zovu njegovim imenom. Njegovi rezultati ih pokazuju, ali ih Mendel nije uočio i nije ih definirao u svome radu. Nigdje se u radu ne definira pravilo segregacije ili neovisnog raspoređivanja gena (dva Mendelova zakona).

Zašto Mendel nije uočio osnovna pravila nasljeđivanja? Vjerojatno je više razloga. Prvi: u to je vrijeme prevladavalo mišljenje da su različite osobine određene tisućama elemenata (gena), a ne samo s dva kako su rezultati nametali. Drugi razlog: Mendel je rezultate s graškom pokušao ponoviti s grahom (i nekim drugim biljkama), ali nije uspio što ga je vjerojatno zbunilo i obeshrabrilo u donošenju općenitijih zaključaka. (Ako vas kao mene zbunjuju termini grašak i grah, koristite dalmatinske izraze: biži i fažol). Treći razlog: Mendel je na isti način pokušavao pratiti i neke druge osobine graška, ali se većina tih karakteristika ponašala drugačije (jer ih određuje više gena, a ne samo jedan genski par kao što je to s visinom). Na njegovom predstavljanju svojih rezultata 1865. godine Prirodoslovnom društvu u Brnu nitko nije shvatio osnovne zakone nasljeđivanja što govori da ih vjerojatno ni Mendel nije razumio pa ih nije prenio ni auditoriju. Vjerojatnije je da su njegovi rezultati shvaćeni kao neuspjeh budući da kroz 8 godina križanja nije uspio stvoriti novu, čistu sortu biljke što mu je bio cilj.

Zašto je proglašen ocem genetike?

Oko 1900. godine tri su istraživača neovisno (H. de Vries, C. Correns i E. von Tschermak) uočila da se rezultati njihovih križanja podudaraju s Mendelovim. Ti su istraživači Mendelove rezultate promatrali u svjetlu spoznaja koja su se u međuvremenu nagomilala (prije svega otkriće kretanja kromosoma tijekom dijeljenja stanica). Stoga su u Mendelovim rezultatima vidjeli ono što sam Mendel nije uočio. Tako su mu pripisali otkriće osnovnih zakonitosti nasljeđivanja, tzv. prvi i drugi Mendelov zakon, koji su vidljivi u rezultatima njegovih križanja. Kako je poznati statističar R.A. Fisher (autor poznatog ANOVA testa) jednom rekao: ”U Mendelovom radu svatko vidi onoliko koliko želi.”

Stvaranju mita o Mendelu kao ocu genetike doprinijelo je nekoliko projekcija i čimbenika koji su uobičajeno važni za dobru priču:

a) Mendel potiče iz vrlo siromašne obitelji;

b) bio je ”ispred” svog vremena;

c) nitko ga od suvremenika nije shvatio;

d) radeći u skromnim uvjetima otkrio je mnogo i

e) ljudi vole mitove.

Mit o Mendelu kao ocu genetike stvoren oko 1900. godine i održao se do danas te će vjerojatno postojati i sutra. No, zbog utvrđenih činjenica možda ga je ipak prikladnije zvati očuhom, a ne ocem moderne genetike. Mendel nije otac genetike ni zbog toga (kako se moglo čuti za mojim kuhinjskim stolom dok sam pisao tekst) što je imao kćer imena Genetika ;-) .

Zanimljivosti:

• Iz dva pokušaja Gregor Mendel nije uspio položiti učiteljski ispit u Beču.
• Malo nakon objave rezultata istraživanja postao je gvardijan samostana, te se, zbog administrativnih poslova, gotovo prestao baviti pokusima.
• S mjesta gvardijana smijenjen je jer nije htio platiti samostanski porez caru Franji Josipu I.
• Poznati statističar R. A. Fisher izračunao je da se Mendelove brojke potpuno uklapaju u omjer 3:1, zbog čega je pretpostavio da ih je dijelom namještao.
• Njegov je rad do 1900. godine citiran desetak puta. Ti citati ne navode principe nasljeđivanja.
• Ugledni znanstvenik Carl Nageli mu je poslao sjeme runjike na testiranje, ali s runjikom Mendel nije uspio ponoviti svoje rezultate zbog čega je Nageli odbacio njegova tumačenja.

*Stavovi izneseni u kolumnama i komentarima osobni su stavovi autora i ne odražavaju nužno stav redakcije portala Index.hr. Navedeni stavovi ne odražavaju ni stav bilo koje ustanove, subjekta ili objekta s kojima je povezan autor.

**** Doktor medicine Janoš Terzić redoviti je profesor u trajnom zvanju na Medicinskom fakultetu u Splitu. Radio je na University of Connecticut Health Center i University of California San Diego, a usavršavao se na institutima Max Planck u Göttingenu i Tübingenu te na Ludwigovom institutu u Uppsali i na Imperial Collegeu u Londonu. Objavio je 42 znanstvena rada koji su u WoS-u citirani preko 3 900 puta. Dobitnik je više domaćih nagrada te nekoliko EMBO-ovih i jedne Fulbrightove stipendije. Bavio se genetskim istraživanjima i proučavanjima unutarstaničnog signaliziranja, a danas istražuje razvoj raka mokraćnog mjehura i jetre.

Želite li momentalno primiti obavijest o svakoj objavljenoj kolumni naših vrhunskih znanstvenika, instalirajte Index.me aplikaciju i pretplatite se besplatno na tag: Index Lab.

Index.me aplikaciju za android besplatno možete preuzeti na ovom linku, dok iPhone aplikaciju možete preuzeti ovdje.