A Hét 1982/2 (27. évfolyam, 27-52. szám)
1982-07-17 / 29. szám
Tudomány-technika Johann Gregor MENDEL A XIX. századi biológia — de talán az sem túlzás, ha azt mondom: természettudomány — vitathatatlanul legizgalmasabb eseménye Charles Darwin A fajok eredete c. munkájának megjelenése volt 1859-ben. Ez a korszakalkotó mü egyszerre lett jelkép és iránytű; Darwin után már nem lehetett ott folytatni, ahol az öt megelőző nemzedék [élén Georges Cuvier-vel (1769—1832)] félbehagyta, még ha egy-két megrögzött konzervatív meg is próbálkozott ezzel. A fajok állandóságának tana — a fixizmus — már jóval Darwin fellépése előtt alaposan megrendült, de a downi remete volt az, aki megmutatta a világnak, hogyan is kell valójában ezt a téveszmét egyszer s mindenkorra kiűzni a tudomány szentélyéből. A XIX. század utolsó harmada a származástan és a darwini eszme körül zajló utóvédharcok szenvedélyes csatakiáltásaitól volt hangos, s a tudományos világ akarva, nem akarva erre figyelt oda, ezt tekintette az akkori biológia forradalmának, noha készülőben volt egy újabb és váratlanabb forradalom is. csak ezt éppen senki az illetékesek közül nem volt hajlandó (képes?) tudomásul venni. Úgy látszik két forradalom sok lett volna egy évszázadban, az egyiket tehát el kellett „halasztani" legalább a századfordulóig, amikor is aztán egyszerre hárman, Hugo de Vries (1848—1935) Amszterdamban, Cári Correns (1864—1933) Berlinben, Erich von Tschermak-Seysenegg (1871 — 1962) pedig Bécsben újra felfedezték azt, amit egy brünni apát, név szerint Johann Gregor Mendel (1822—1884) 35 évvel korábban egyszer már megállapított. Johann Mendel 160 évvel ezelőtt. 1822. július 20-án született egy németek lakta morvaországi falucskában. Heinzendorfban (ma Hynčice). Szülei igen szerény körülmények között élő parasztemberek voltak, akiknek aligha tellett volna arra, hogy talpraesett és jó eszű fiacskájukat tanittassák, ezért kellett a 21 éves fiatalembernek végül is magára öltenie a szerzetesi ruhát. Az ó-brünni Ágoston-rendi kolostorban kapta aztán a Gregor nevet a Johann mellé. Hogy Johann Gregor Mendel mennyire a kényszerítő körülmények hatására választotta az egyházi pályát, azt egyetlen fennmaradt sajátkezű önéletrajza tanúsíthatja a legmeggyőzőbben; egyszerűen meg akart szabadulni azoktól a nehézségektől és viszontagságoktól, amelyek gyermekkorában megkeserítették az életét, másrészt úgy gondolta, hogy ily módon a hőn óhajtott egyetemi tanulmányok elöl is elhárulnak az akadályok. Nos a dolog korántsem volt olyan egyszerű. Nem mintha elöljárói akadályozták volna meg ebben, rájuk igazán nem panaszkodhatott Gergely testvér, hiszen még azt is lehetővé tették számára, hogy a znaimi (ma Znojmo) algimnáziumban segédtanárként tevékenykedhessen, s amikor nyilvánvalóvá vált, hogy csak is az egyetemi diploma teszi lehetővé a feljebb jutást, maga Franz Cyrill Napp, a kolostor derék öreg apátja küldte öt a bécsi egyetemre. 1851-ben. Mendel végül is nem szerzett oklevelet, s ma is csak találgatni tudjuk, hogy ez hogyan történhetett. Az írásbeli és a szóbeli vizsgákon ismételten elbukott, éppen azokból a tárgyakból — a természetrajziakból, ahogy a biológiai tudományokat akkoriban nevezték —, amelyek a legkedvesebbek voltak számára. A fizika határozottan jobban ment neki (még demonstrátor is volt egy ideig a fizikai intézetben), s az akkori viszonyokhoz képest szolid ismereteket kapott ebből a tárgyból. Két szemeszteren át például azt a Christian Dopplert (1803—1853) hallgatta, akinek a neve alapvető hangtani kutatásai és a „Doppler-effektus" felfedezése révén került be a tudománytörténetbe. Tőle tanulta meg Mendel azt, hogy nagyon üdvös, ha a kísérleteket és az összegyűjtött adatokat matematikailag is kiértékeljük és elemezzük. Igen valószínűnek látszik az is, hogy Mendel Bécsben hallott először a hibridizáció akkortájt igen divatos problémájáról. A biológusok már jó ideje előszeretettel házasítottak össze különböző, közeli rokonságban álló növény- és állatfajokat, mert izgatta a fantáziájukat a kérdés, vajon létrehozhatók-e keresztezéssel addig nem ismert új növény-, illetve állatfajok. Talán mondanom sem kellene, hogy ezek a keresztezési kísérletek többnyire épp azt nélkülözték, amire pedig a legnagyobb szükség lett volna: az alaposságot és az átgondoltságot. A derék kutatókat joggal elkedvetleníthette a hibridsterilitás jelensége is; két különböző fajhoz tartozó élőlény utódai általában terméketlenek (lásd például az öszvért), csak az ugyanazon fajon belüli fajták házasithatók sikerrel, de az ily módon nyert variánsok is meglehetősen szeszélyesen viselkednek (amint azt a korabeli kertészek is tanúsíthatták): egészen váratlanul bizarr formájú és szinü egyedek jelennek meg, vagy éppen kihal a családfa és a további vizsgálatokat félbe kell hagyni. Hogy ebben az első pillantásra kiszámíthatatlannak tűnő kavargásban valamiféle rend is uralkodhat, az szinte fel sem merült egyik kutatóban sem. Ezen persze végeredményben nem is lehet csodálkozni, hiszen kinek juthatott eszébe akkoriban, hogy a matematika és a statisztika a biológiában is hasznos lehet? Ehhez olyan valakire volt szükség, aki egyformán járatos az élettanban és a matematikában, s akinek van elég ideje és türelme hozzá, hogy hosszantartó kísérletekbe kezdjen, azokat rendszeresen végezze és higgadtan, egy bankár alaposságával kiértékelje. Ez az ember Johann Gregor Mendel volt, aki 1854-ben otthagyta Bécset és Bmoban lett segédtanár a városi reáliskolában. 14 éven át, 1868-ig tanított itt. s ez alatt az idő alatt végezte a kolostor kertjében nevezetes borsókísérleteit, amelyek halhatatlanná tették a nevét. Mendeltöl függetlenül mások is rájöttek arra, hogy nem célravezető különböző növényfajokat keresztezve keresni a választ az alapvető kérdésekre, s némelyikük igen közel járt ahhoz, hogy a derék szerzetest megelőzve szerezze meg a dicsőséget. Rendszerint azonban valamilyen apróságon elcsúsztak: vagy nem tudtak ráhibázni a megfelelő fajtára, amely a keresztezés során csupán néhány tulajdonságát változtatja meg, s ezért jól megfigyelhető, vagy annyi növényfajjal végeztek kísérletet, hogy nem maradt se helyük, se idejük a folyamatos megfigyelésekre és kiértékelésekre. (Mendel „előfutárai" közül mindenképpen ide kívánkozik Carl Friedrich Gärtner, Charles Naudin és Franz Wichura neve.) Gergely testvér a borsót választotta (éppenséggel ebben sem volt első; 1820-ban John Goss már-folytatott keresztezési kísérleteket ezzel a kedves növénnyel), bár a teljesség kedvéért el kell mondani, hogy összesen 26 növényfajjal próbált szerencsét, de igazában csak a borsó hálálta meg a sok fáradozást. Akik 1865. február 8-án és egy hónappal később, március 8-án ott ültek a Brünni Természetvizsgálók Egyesületének szokásos havi összejövetelén és Johann Gregor Mendel segédtanár úr szokatlan témájú előadását hallgatták, aligha gondolták volna, hogy egy új tudományág, az örökléstan (genetika) alapkőletételénél lehettek jelen. Maga az előadás nem keltett különösebb feltűnést; az az igazság, hogy nem is nagyon érthették meg a derék brünni természetvizsgálók, az ö fülük nemigen volt hozzászokva a statisztikai adatokhoz, a számszerű kimutatásokhoz, őket a növényekkel folytatott keresztezési kísérletek híre vonzotta ide, nem a mathézis. A dolgozatot egy év múlva nyomtatásban is megjelentették, de ez is visszhangtalan maradt, jóllehet maga Mendel is gondoskodott róla, hogy a legilletékesebbek kezébe eljusson: 30 darab különlenyomatot küldött szét jónevű botanikusoknak, akik között ott volt természetesen az akkor legnagyobb szaktekintélynek számitó Cári Nägeli (1817— 1891) is. Mendel a híres müncheni profeszszorral néhány levelet is váltott, ezekben a borsókísérletekkel kapcsolatos részletekről is szó volt, de úgy látszik nem sikerült őt meggyőznie, mert Nägeli Mendel számszerű eredményeit csak empirikusnak tekintette, amelyeket nem lehet racionálisan magyarázni. Most már valóban itt az ideje annak, hogy összefoglaljuk a nevezetes borsókísérletek lényegét. Mendel dolgozatának bevezető részében igen logikusan és meggyőzően indokolja meg azt, miért esett a választás a borsóra: 1. a kísérleti növények állandó elkülönítő (differenciális) bélyeggel, illetve bélyegekkel rendelkeznek (a borsószemek formája, a táplálószövet színe, az érett és éretlen hüvelyek formája, színe, a virágok állása és színe stb. jellemzően különbözik); 2. a hibridek (a keresztezéssel nyert utódok) a virágzás ideje alatt minden idegen pollentől védettek vagy- könnyen megvédhetök; 3. a hibridek és azok utódai megőrzik szaporodóképességüket, igy a kísértetsorozatot hosszú távon lehet folytatni, s ami legalább olyan fontos: bármikor meg lehet ismételni. Mendel a következő törvényszerűségeket állapította meg (ezeket nevezzük ma Mendel-féle szabályoknak): 1. Az uniformitás szabálya; két homozigóta növény (olyan növények, amelyek egy bizonyos tulajdonságot — szint, formát stb. — mindig azonos módon örökítenek tovább (kereszteződéséből származó utódok mindig egyformák lesznek, más szóval: azonos fenő- és genotípusok. A kertekből is ismert csodatölcsémek (Mirabilis jalapa) két különböző szinü változata van; az egyik fehér, a másik piros — ezek a homozigóták. Ha keresztezzük őket egymással, az utódok kivétel nélkül rózsaszínűek lesznek. Ez azt jelenti, hogy mind a fehér, mind pedig a piros fajta egyforma „erővel" örökítette tovább a saját színét, amit a genetikusok úgy fogalmaznak, hogy a virágok színe dominánsan öröklődött. Vannak olyan tulajdonságok is, amelyek a közvetlen utódokban rejtve maradnak, de a későbbi generációkban ismét felbukkannak, ezeket recesszíven öröklődő jellegeknek nevezzük. A csodatölcsér esete viszonylag ritka, gyakrabban fordul elő az. hogy az egyik tulajdonság elnyomja a másikat. Mendel is megfigyelte, hogy a fehér és a lila virágú borsó keresztezése nyomán mindig lila virágú borsófajták teremnek. 2. A hasadás szabálya; a két homozigóta szülő frigyéből származó heterozigótákat egymással keresztezve azt tapasztaljuk, hogy a homozigóta nagyszülők jellegei meghatározott számarányok szerint ismételten szétválnak. A rózsaszínű csodatölcsér heterozigóták házasítása során háromféle utód születik: rózsaszín, piros és fehér virágú. Ha megfelelően nagy számú unoka született, akkor viszonylag pontosan az alábbi arány szerint oszlanak meg: 1 rész piros csodatölcsér: 2 rész rózsaszínű csodatölcsér: 1 rész fehér csodatölcsér (tehát 1 : 2 : 1). Heterodinámia esetén (amikor az egyik jelleg háttérben marad) a megoszlás 3 :1 arányban történik. Ezek a számok Mendel óta nem veszítették érvényüket, sőt a molekuláris biológia jóvoltából ma már magyarázatát is tudjuk adni. 3. A szabad rekombinálódás szabálya; ez a nagy gyakorlati jelentőségű szabály lényegében azt mondja ki, hogy a különböző jellegek (pontosabban fogalmazva: az egyes génpárok) egymástól függetlenül öröklődnek. Tehát a borsószem alakjának átörökítése nem függvénye a borsószem színének és fordítva. Ilyen formán valósítható meg a nem kívánt tulajdonságok kiszűrése és az előnyös jellegek előtérbe helyezése (fajtanemesítés). 4. Az ivarsejtek Ia gaméták) tisztaságának szabálya; homozigóta szülők leszármazottainak ivarsejtjeiben (a petesejtekben és a pollenben) újra szétválnak az öröklödési tényezők, tehát lényegében mindegy, hogy az egyik heterozigóta petéjét a másik pollenjével termékenyítjük meg vagy fordítva, a gaméták a szülök tulajdonságait nem keverten, hanem tisztán viszik tovább. A Mendel-féle szabályok arra vonatkozóan, hogy hogyan is megy végbe az átörökítés impozáns folyamata természetesen nem adtak felvilágosítást, de megbízható vezérfonalként szolgáltak. Johann Gregor Mendel tisztában volt vele, hogy fontos felismerések birtokába jutott, de azt is tudatosította, hogy más növény- és állatfajokon is be kell bizonyítani „hipotézise" — ő nevezte igy — megalapozottságát. Ö maga azonban ezeket a fontos kísérleteket már nem végezhette el: 1868-ban kinevezik a kolostor apátjává, idejét a tudománytól igencsak távol eső ügyek rabolják el, s szinte teljesen ismeretlenül fejezi be életét 1884. január 6-án. LACZA TIHAMÉR
