Naturvidenskab
Læsetid: 9 min.

En tjekkisk munk gjorde, hvad Darwin ikke kunne: Han løste mysteriet om, hvorfor nogle gener går i arv

En tjekkisk munks otte år lange arbejde med ærteplanter viste os ikke bare, hvad de grundlæggende love bag arvelighed er. Det viste også, at selv banebrydende erkendelser kan dø, hvis man ikke har de rette forbindelser
Munken Gregor Mendel fandt frem til, at visse træk kan være mere dominerende end andre, når de nedarves. Her frø fra to ærteplanter med forskellig form og farve. En glat og gul og en grøn og rynket. Når de krydses, vil de dominerende træk – glat og gul – være de synlige i første generation afkom. Men når man så krydser afkommet, vil de ellers skjulte egenskaber vise sig blandt nogle af planterne i næste generation.

Munken Gregor Mendel fandt frem til, at visse træk kan være mere dominerende end andre, når de nedarves. Her frø fra to ærteplanter med forskellig form og farve. En glat og gul og en grøn og rynket. Når de krydses, vil de dominerende træk – glat og gul – være de synlige i første generation afkom. Men når man så krydser afkommet, vil de ellers skjulte egenskaber vise sig blandt nogle af planterne i næste generation.

Jesse Jacob

Moderne Tider
21. august 2021

Abbeden var ikke begejstret. Det var kommet ham for øre, at der i hans kloster sad en munk og avlede mus. I sin munkecelle og i al hemmelighed. Af en abbed at være var han temmelig tolerant, men her var alligevel grænsen. Så kunne det godt være, at det var i en videnskabelig sags tjeneste, og at munken ved at krydse de hvide og grå mus forsøgte at forstå arvelighedens love, men alligevel. Den skyldige munk, Gregor Mendel, fik besked på at stoppe al muserelateret aktivitet omgående.

Så var det mere tilforladeligt, da den samme munk senere, i midten af 1850’erne, bad om lov til at dyrke ærteplanter. Han havde nemlig fået den idé, at han ved at krydse planterne kunne finde ud af, hvordan forskellige træk nedarves. Mendel fik sin tilladelse, indsamlede forskellige arter fra nærområdet og brugte tre år på at udvælge de helt rigtige til sit eksperiment. De ’rene’. Dem, som gav den samme farve blomst eller det samme rynkede frø videre til næste generation – hver gang. Og så gik han i gang med at krydsbestøve: Med pincet og pensel flyttede han pollen fra den ene plante til den anden, mens han pertentligt noterede alt ned på lister.

Efter otte års møjsommeligt arbejde stod han med nogle kæmpestore skemaer, hvor klare mønstre begyndte at tegne sig. Munken Mendel havde fundet ud af noget banebrydende. Men først skulle hans resultater ignoreres og så glemmes for 30 år senere at blive genopdaget og revolutionere biologien.

En blandet fornøjelse

Spørgsmål om, hvordan arter ændrer sig, var Gregor Mendel langt fra alene om at gruble over. Det var netop i de år, at Charles Darwin udgav sin storsælgende bog Arternes oprindelse, hvori han udbredte sin teori om, hvordan livet udvikler sig.

Inden for en art, skrev Darwin, var der en naturlig variation mellem individerne – nogle finker havde for eksempel større næb end andre – og når så der blev knaphed på føde, var det dem, der havde den mest gavnlige variation, som overlevede og derfor kunne give dette træk videre. Langsomt, over årtusinderne, fik det arterne til at ændre sig, og sådan udvikledes livet.

Hvad Darwin til gengæld ikke rigtig kunne forklare var, hvordan det gik for sig – altså hvad præcis det var, der blev nedarvet. Han havde en fantastisk evolutionsteori, men han havde ikke nogen særligt god arvelighedsteori. Som mange andre mente han, at forældrene hver især gav noget arvemateriale videre, som så blev blandet i afkommet – ligesom når farverne gul og blå bliver til grøn. Eller sagt lidt firkantet: Hvis en person på 180 centimeter får et barn med en person på 160 centimeter, vil barnet blive 170 centimeter højt.

Men hvis dét var tilfældet, sagde en skarpsindig kritiker, så ville Darwins fordelagtige variationer drukne i mængden. Hvis en hunfinke med et særligt godt næb blandede sine arveanlæg med en standardfinke, så ville fugleungen få et næb, der var lidt mindre godt end morens. Og når fugleungen med det halvgode næb blev voksen og selv fik unger med en standardfinke, så ville næbet hos de fugleunger blive kvart så godt og så videre, indtil det gode træk var blevet blandet fuldstændigt op i middelmådighedens store grød. Det kunne kun undgås, hvis den fordelagtige variation blev fastholdt generation efter generation.

Darwin kunne godt selv se det: Hans teori var i problemer. Men han fandt aldrig noget tilfredsstillende svar. Der var et hul i evolutionsteorien så stort, at det i slutningen af 1800-tallet var ved at opsluge darwinismen helt.

En vanvittigt kedelig verdensbegivenhed

Hvad Darwin aldrig fandt ud af, var, at der på det europæiske kontinent rendte en munk og ærteentusiast rundt og havde fundet svaret. Det, Gregor Mendel havde fundet ud af efter års krydsbestøvninger og optegnelser over sine planter og deres efterkommere, var, at træk nedarves efter nogle helt bestemte love. Krydsede han en af sine ’rene’ høje ærteplanter med en ’ren’ lav ærteplante, så blev resultatet altid en høj ærteplante. Ikke en mellemstor plante, sådan som langt det meste af videnskaben ville tro, men en høj plante – hver gang. Det arvelige træk, der fik planten til at blive høj, kaldte han dominerende, mens han kaldte det træk, der forsvandt – i dette tilfælde den lave stængel – recessivt.

Jesse Jacob
Men hvis han så tog denne nye andengenerationsærteplante, hybriden, og krydsede den med endnu en andengenerationsærteplante, så begyndte det at blive virkelig interessant. Disse to planter var ikke længere ’rene’, fordi de hver især var en blanding af en høj og en lav ærteplante – også selv om man ikke kunne se det, fordi de begge to var høje.

Alligevel viste det sig, at deres afkom, tredje generation, ikke alle havde høje stængler. Enkelte havde korte stængler, ligesom deres ’rene’ ærtebedstemor havde haft. Arveanlægget til at blive lille var altså ikke forsvundet, selv om begge andengenerationsplanter var høje.

Med blikket i sine skemaer kunne Mendel til sidst udlede en række grundregler:

Arveanlæggene er udelelige. Ordet ’gen’ var endnu ikke opfundet, så Mendel kaldte det for ’elemente’, og hvert enkelt elemente koder hver især for noget specifikt. Høj stængel eller lav stængel, for eksempel. Hvid blomst eller violet blomst. Afkommet får et elemente fra hver af sine ’forældre’, der enten koder for det ene eller det andet, og det, der kommer til udtryk, er det dominerende træk.

Men det recessive træk er ikke forsvundet – det ligger stadig i planten, bare skjult. I næste generationen kan det skjulte træk komme til udtryk, hvis planten bliver krydset med en anden plante, der har det samme skjulte elemente i sit arvemateriale.

Når man zoomer helt ind, er arv ikke en blanding – det er et enten-eller.

Alt det skrev han ned. I noget, der efter sigende skulle være en vanvittigt kedelig afhandling på 44 sider i et temmelig obskurt tidsskrift, der dog blev sendt til de førende videnskabelige selskaber i Europa. Selv sendte han også eksemplarer ud til de videnskabsmænd, han helst ville have læste det, men reaktionerne udeblev. Ingen så ud til at tage notits af en afhandling med navnet Versuche über Pflanzenhybriden skrevet af en munk i de alleryderste af videnskabens cirkler.

Ikke så længe efter blev Gregor Mendel forfremmet til abbed – munkeversionen af at blive udnævnt til professor og overlæsset med administrative opgaver – eksperimenterne blev lagt på hylden, og i 1884 døde han af nyresvigt, uden at hans forskning for alvor var blevet opdaget.

Men nogle gange tilkommer det noget at blive genopdaget. Og hvis det endelig skal ske for nogen at dø og blive begravet for senere at blive genfødt, så er det vel nærliggende, at det skulle ske for en munk.

Genopstandelse

Det kan være svært at tro, efter evolutionsteoriens brusende modtagelse, at man omkring år 1900 gik rundt og talte om, at darwinismen – selveste teorien om naturlig udvælgelse af de bedst tilpassede – lå på dødslejet. En hel del videnskabsfolk var i frustration over det store hul, arvelovene, gået tilbage til den franske videnskabsmand Jean-Baptiste Lamarcks alternative evolutionsteori om, at det, man gør eller udsættes for i sit liv, kan nedarves til næste generation. Altså hvis du tager en masse armbøjninger, inden du får børn, så vil dine børn også få stærkere arme.

Andre vendte sig mod den spritnye eugenik, der var statistisk funderet og bestod af store studier af højde, intelligens, øjenfarve og vægt. Statistikerne talte op og regnede på gennemsnit og overvejede ideen om, hvorvidt man ikke skulle tilskynde mennesker med gode arvelige træk til at få flere børn og på den måde hjælpe den naturlige udvælgelse lidt på vej.

Men når det kom til stykket, var det 19. århundrede ved at gå på hæld, og man havde stadig ikke nogen god idé om, hvordan livet bliver videregivet sådan helt konkret.

Det var i dette videnskabelige dødvande, at tre forskellige botanikere tre forskellige steder i Europa begyndte at krydse planter og uafhængigt af hinanden opdagede præcis det samme, som Mendel havde opdaget i klosteret mere end 30 år før. Da de hver især skulle søge referencer til deres videnskabelige arbejder, faldt de over den samme utroligt kedelige artikel af Mendel og så deri deres uoriginalitet. Den første af dem, en hollandsk botaniker ved navn Hugo de Vries, forsøgte sig med at udgive sit studie uden at henvise til Mendel, men det fik den anden botaniker, Carl Correns, til at råbe højt om ’et ejendommeligt sammenfald’.

Mendels navn blev trukket frem og støvet af, store videnskabsfolk førte hans indsigter med sig rundt i verden og sørgede for, at de ikke længere kunne ignoreres, og en ny videnskabelig gren blev født: genetikken.

Det nye land

Nok var Mendel fundet frem igen, men verden var ikke overbevist. Der fandtes flere svar på, hvad arvelighed var, og man kunne ikke observere de her små, udelelige partikler, som Mendel påstod fandtes. Det var en teori, bevares, men dem var der så mange af.

Forvirringen var stor, og polemikken om arvelovene højlydt, og en af dem, der råbte med i de internationale diskussioner, var den danske Mendel-tilhænger og professor i plantefysiologi Wilhelm Johannsen.

Han sad i København og studerede planter og tømrede en lille, men væsentlig udbygning på Mendels store hus: For det første fandt han på navnet ’gen’ for de arveanlæg, som Mendel havde kaldt ’elemente’. Og så lavede han en vigtig skelnen: På den ene side var der de arveanlæg, som planten bar på – det kaldte han for genotypen. På den anden side var der det, som kom til udtryk i planten, og som man kunne observere. Om den var høj, for eksempel. Det kaldte han for fænotypen.

Den skelnen greb en russisk-amerikansk flueforsker fat i og udviklede videre på. Theodosius Dobzhansky, hed han, og ved at studere gensammensætningen hos en masse fluer, som han puttede i papkasser og opbevarede ved forskellige temperaturer, kom han frem til, at det ikke bare er genotypen, der bestemmer et fysisk træk – altså fænotypen – men at miljø og tilfældigheder også spiller ind. Det kan godt være, at du genetisk set bør blive høj og velskabt, men hvis du vokser op under en hungersnød, så kan du ende med at blive en skravlet fænotype.

Og eftersom den måde, kroppen fungerer på, er afgørende i forhold til tilpasning til miljøet, og at vi i øvrigt vælger partnere ud fra udseende og egenskaber, er Darwins selektionsteori stærkt forbundet med genetikken: Gener muterer og skaber fordelagtige variationer, der kommer delvist til udtryk i fænotypen. De individer, der er bedst tilpasset miljøet og svarer mest nøjagtigt til de herskende idealer for en attraktiv partner, formerer sig og fører genotypen videre, og sådan udvikler livet sig.

Endelig var der fundet noget, som kunne fylde det irriterende hul i Darwins teori. Og statistikerne, viste det sig, havde også noget at byde ind med, når det kom til at studere store populationer og forholdet mellem forældre og afkom i gennemsnit. Alt det bedste fra de forskellige strømninger blev vævet sammen og forenet i det, man kaldte ’den moderne syntese’ eller neodarwinismen. Knyttet sammen af den forståelse af geners videreførelse, som blev opdaget af en flittig munk i midten af 1800-tallet, og hvis konsekvenser for biologien skulle blive enorme.

For det var ikke bare arveligheden, Mendel havde fundet nøglen til.

Alt i den biologiske verden – vores vejrtrækning og trærødders bevægelse gennem muldjord og et dådyrs ører, der vender sig mod en lyd – kræver, at indkodede instrukser bliver afkodet. Eller som en af Mendels fremmeste fortalere William Bateson skrev:

»Vi har kun strejfet udkanten af det nye land, som breder sig ud foran os.«

Kilder: Videnskabshistoriker og lektor ved UC Syd Hans Henrik Hjermitslev, geolog og palæontolog ved Statens Naturhistoriske Museum Bent Lindow. Bøger: Siddhartha Mukherjee: ’Genet’.

Serie

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Hele serien findes også som oplæste artikler – du kan høre dem ved at klikke på afspilleren inde i selve artiklen.

Serien er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste artikler

Podcast

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Dagbladet Informations store serie om naturvidenskab læst højt.

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie af oplæste artikler ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Du kan også læse artiklerne her. ’Vi fortæller naturvidenskaben forfra’ er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste podcasts

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Jeg ser frem til at Carlsbergfondet også vil støtte op om den humanistiske videnskab og herunder den sociale arv som er veldokumenteret af Sigmund Freud.
Så kan vi måske komme i nærheden af hvilken slags arv der gør det nødvendigt at begå kollektiv selvmord som vi jo er i gang med jvnf. klimakrisen.

Morten Balling

@Kurt Nielsen

Interessant problematik du rejser der. Måske er det her på sin plads, at se på hvad viden og videnskab egentlig er. Jeg plejer at sige at videnskab er et skab, hvor vi opbevarer viden, men det er ikke helt sandt. Hvad vil det sige at noget er sandt?

Vi lever i en virkelighed, en Verden, et Univers, eller som man siger på engelsk i "nature". For danskere er ordet natur koblet til noget grønt udenfor byerne, men på engelsk er nature at sidestille med virkelighed. At noget er sandt vil sige at det er i overensstemmelse med virkeligheden. Hvis man påstår at elefanter har seks ben er det usandt. Hvis man påstår at vand normalt koger ved ca. 100 grader Celsius er det sandt.

Vi kan dog ikke vide med sikkerhed om vand også koger ved 100 gr C i morgen. Grunden til at vand koger ved 100 gr C, kan findes i fysikken. Det er altsammen beskrevet af de naturlove vi kender. Der er dog ingen som med 100% sikkerhed kan sige at disse naturlove ikke vil ændre sig på et tidspunkt, f.eks. i morgen. Det er dog ekstremt usandsynligt at det sker, men altså ikke 100% umuligt.

Dette problem har været kendt længe, og kaldes induktionsproblemet. Samtidig fungerer naturvidenskaben sådan, at man følger en metode, et sæt regler. Man starter med at gætte på en sammenhæng. Det kunne f.eks. være at Månen er ikke er lavet af ost, og at de huller man ser i Månens overflade ikke er de samme typer huller man ser i ost. I stedet kunne man fremsætte en hypotese om at hullerne er kratere, som skyldes nedslag af meteorer.

En hypotese kan være lige så god som en anden hypotese, indtil der findes et bevis for at den ene er sand, eller at den anden er falsk. Månen kunne f.eks. godt være lavet af ost, selvom hullerne er dannet af meteornedslag. Derfor vælger man, når man har opstillet en hypotese, at vurdere hvilke konsekvenser hypotesen måtte have, og derpå opstiller man forsøg som kan bevise eller modbevise hypotesen. Man kunne f.eks. rejse til Månen og se om den vitterligt var lavet af ost, eller af noget andet. Det er her vigtigt at bemærke at forsøget ikke kan være at medbringe en ostehøvl. Den kunne også skære skiver af Månen hvis den var lavet af stearin. Forsøget skal designes, så resultatet "udelukker forstyrrende faktorer". F.eks. kunne man se på den kemiske sammensætning af ost, og kontrollere om den passer med Månens overflade.

Hvis ens forsøg stemmer overens med ens hypotese, og alle er enige om at ens forsøg er solidt, forfremmes hypotesen til en såkaldt teori. Den skal forstås som videnskabens bedste nuværende forklaring på den del af virkeligheden den beskriver.

I filosofien beskrives viden ofte som "JTB", fra det engelske udtryk Justified True Belief. For det første skal viden være true eller sand. Den skal stemme overens med virkeligheden. For det andet skal viden være justified, dvs. at den skal være bevist. Endelig skal man tro på at den er sand. Det sidste er lidt ligegyldigt, hvis ens viden er sand og bevist, og har ledt til mange spøjse paradokser, f.eks. de såkaldte Gettier Problemer.

Videnskaben har tidligere været så sikker på viden at man betragtede den som indiskutabel. Det bedst kendte eksempel er Newtons berømte Pricipia, hvor han fremsatte en solid og bevist model af bla. tyngdekraften. Bemærk ordet model. Alle naturlovene er nogle mennesker har beskrevet. Naturen følger disse love, men ikke fordi vi har opstillet dem. Da Einstein kom på banen viste det sig at Newtons model var en fremragende tilnærmet model som f.eks. beskrev, hvorfor Jorden cirkler omkring Solen, men modellen kunne ikke beskrive, Merkurs bane nøjagtigt.

Her fremsatte Einstein så en noget bizar hypotese, om at tid var en dimension, at tiden ikke var den samme for alle, at rummet og tiden kunne bøjes af masse, og at det var det som vi oplevede som tyngdekraft. Matematikken passede, men man kan også opstille matematik som viser at Månen er lavet af ost. I starten var der ikke mange i videnskaben som troede på Einstein.

Ergo måtte man designe et forsøg. Einsteins hypotese forudsagde også at lys ville afbøjes når lyset passerede noget tungt, f.eks. Solen. I 1919 observerede astronomen Arthur Eddington fra Sydpolen under en solformørkelse at lyset vitterligt blev afbøjet, og så kom lille Albert ind i varmen. I dag ved vi at Einsteins model formentlig ikke er komplet. Den beskriver Universet formidabelt godt, men den fungerer ikke når man prøver at finde ud af, hvad der skete lige efter Big Bang, og den forklarer ikke, hvad der sker inde i sorte huller.

Hvad så med Freud? En af de mest kendte videnskabsfilosofer var Karl Popper. I videnskabsfilosofi havde man i årtusinder prøvet at afgrænse hvad der var viden og videnskab, og hvad der ikke var. Det kaldtes Demarkationsproblemet, og Popper foreslog at man indførte et kriterie han kaldte Falsificering. Popper brugte bla. Einstein og Freud for at forklare hvad han mente.

Popper sagde at Einsteins hypotese kunne falsificeres, ved at udføre et forsøg som det Eddington foretog. Hvis resultatet havde været at lys ikke blev afbøjet når det passerer noget tungt, så havde man forkastet Einsteins hypotese, og det var der mange fysikere som havde lyst til. Freuds hypoteser kunne derimod ikke falsificeres på samme måde. Det er ikke helt sandt. I psykologien har man lavet masser af solid videnskab, med solid empiri, men selvom Freud udførte et banebrydende arbejde, er der mange af hans hypoteser som har vist sig ikke at kunne bevises.

Humanistisk videnskab skal følge de samme regler videnskabsfilosofien har opstillet, for at skille videnskab fra pseudovidenskab. Der er ikke nogen beviser for at horoskoper kan forudsige fremtiden. Der er ikke noget i naturvidenskaben som tyder på at mennesker har fri vilje eller en "sjæl" som forlader kroppen når man dør, og der er ikke noget bevis for at psykoanalyse er videnskab. Det er ikke ensbetydende med at Freud nødvendigvis tog fejl, blot at man ikke har kunnet bevise at hans hypotese var sand eller usand. Derfor er hypotesen lige så sand, som hvis jeg påstår at der i kredsløb om Solen, mellem Mars og Jupiter hænger en tekande, som er så lille at man ikke kan se den med noget teleskop her fra Jorden.

Hans Schjørmann

Jeg har fået Mendels indfaldsvinkel til arvelighedslæren forklaret på denne måde:
Han havde undret sig over det faktum at, alle kønnede organismer har en moder af hunkøn, og en fader af hankøn.
Alligevel er det kun et fåtal der bliver hermafroditter!

Morten Balling
Så mangler jeg kun to ting:
1. Et bevis på at universet eksisterer og
2. Et bevis på hvordan den er opstået.
Tak for kaffe.

Morten Balling

@Kurt Nielsen

1. Universet er som jeg skrev defineret som værende alting. Det er det vi kalder virkeligheden, og ordets betydning er derfor givet ud fra definitionen. Du kunne vælge at tvivle på at virkeligheden eksisterer, men så ville der ikke være noget at debattere her. Der findes faktisk mennesker som tror at virkeligheden ikke eksisterer. Det gør den. Pr. definition.

2. Universet blev dannet ved det vi kalder Big Bang, for små 14 milliarder år siden. Det er man ret sikre på, selvom det er lang tid siden. En måde at bevise teorien på er at se finde eftergløden af det tyskere kaldere urknaldet. Eftergløden blev fundet i 1965. Der findes adskillige andre måder at bevise at Big Bang ikke bare er endnu en skabelsesberetning, men at det vitterlig fandt sted.

Hvis jeg blot havde svaret at Freud ikke er videnskab, havde det ikke været fair overfor Freud, og det havde været et spinkelt argument. Hvem giver kaffe? :)

Morten Balling

@Kurt Nielsen

Hvis det du havde i tankerne var den gamle debat om, hvorvidt det er arv eller miljø som skaber mennesker, så læs evt. artiklen her:

https://www.theguardian.com/science/2018/sep/29/so-is-it-nature-not-nurt...

Og hvis du virkelig vil køres rundt i manegen, kan jeg anbefale den tyske fysiker Sabine Hossenfelder. Her forklarer hun, hvorfor begrebet fri vilje strider mod naturlovene, og hvorfor begrebet ikke giver nogen mening:

https://youtu.be/zpU_e3jh_FY

Det slipper hun væsentlig bedre fra end f.eks. den israelske filosof Saul Smilansky. Han mener ikke at vi har fri vilje, men som det første siger han derpå, at vi der ved det skal holde det hemmeligt for alle andre. Det er det man kalder et paradoks. Hvordan kan man vælge ikke at fortælle om noget, når man ikke har evnen til at foretage frie valg? Der er filosofi, og så er der videnskab.

At hævde, at Gregor Mendel var en tjekkisk munk er vel lige så forkert som at hævde, at Immanuel Kant var en russisk filosof.