Darwin is fölfedezhette volna az öröklődés alaptörvényeit

Sokan csodálkoznak azon, hogy Darwin, aki megfigyelései alapján briliáns logikával kidolgozta az élővilág fejlődésének elméletét, nem jött rá az öröklődés alaptörvényeire, még a Mendeléihez nagyon hasonló kísérletei során sem. Az öröklődés és a változatosság pedig központi szerepet játszott Darwin elméletében, amelyet a természetes kiválasztódás által megvalósuló evolúcióról alkotott. A következőkben megvizsgálunk néhány lehetséges okot, ami magyarázhatja, miért nem vonta le Darwin a megfigyeléseiből azokat a következtetéseket, amelyeket kortársa, Mendel a saját kísérletei alapján 1866-ban közzétett.

Gregor Mendel

Darwin élete második felében rendkívül sokat foglalkozott az öröklődés kérdésével. 1868-ban megjelent kétkötetes művének, a The Variation of Animals and Plants under Domestication (Állatok és növények változásai háziasításuk során) teljes második kötetét a probléma elemzésének szentelte, de másutt is számos kísérletről és megfigyelésről számol be, amelyekkel az öröklődés mibenlétét szerette volna felderíteni. Ez azonban minden erőfeszítése ellenére sikertelen maradt, holott Down House-i kertjében ugyanazok az eszközök és növények rendelkezésére álltak, amelyek Mendelnek a brünni apátságban.

Végtelen kicsi és ugrásszerű változások

Darwint talán a legjobban az akadályozhatta az öröklődés alapvető törvényeinek fölismerésében, hogy az evolúcióelméletéhez az egyedek közt meglévő végtelen kis eltéréseket tekintette alapvetőnek. A "létért való küzdelem" folyamán ezekből a változatokból a környezethez jobban alkalmazkodó élőlények maradnak fenn, és adják tovább előnyös tulajdonságaikat. Vegyes érzelmekkel viszonyult azonban a jól láthatóan eltérő, ugrásszerűen létrejött változatokhoz, amelyek pedig nélkülözhetetlenek a mendeli törvények fölismeréséhez.

Sok változás, amely fölkeltette Darwin figyelmét kertészeti vagy mezőgazdasági nemesítés folyamán halmozódott fel. Ezek recesszívek ("bújkálók") voltak a vad típussal szemben (azaz a vad típussal keresztezve "eltűntek" a változások). Darwin azonban nem vette észre, hogy ezeket a vad típustól élesen elütő alakokat milyen jól föl lehetne használni azok érvei ellen, akik a fajok állandóságához ragaszkodnak. Ők nem fogadták el például, hogy az egymástól jelentősen különböző díszgalambok egyetlen közös vad ősből származnak. Darwin könnyen győzedelmeskedhetett volna a vitában, ha keresztezett volna két ilyen díszgalambtörzset, és a létrehozott utódok között megjelennek az ősi, tökéletesen vad szirtigalamb-küllemű alakok. Ez azonban meg sem fordult Darwin fejében, aki az öröklődéssel kapcsolatos kísérleteiből mindig ugyanarra a következtetésre jutott: az öröklődés szabályai és mechanizmusai összetettek és nem elérhetők egy jól körülírt elemzés számára.

A mendeli szegregáció törvényének szemléltetése. A domináns lila színt a B allél (génváltozat), a recesszív fehér színt a b allél határozza meg. A BB x bb növények keresztezéséből létrejövő első utódnemzedékben (F1) egyöntetű lila színű virágú (Bb) növényeket kapunk. Az ábrán a második utódgeneráció (F2) létrejötte látható a Bb x Bb növények keresztezéséből. A szegregáció miatt újra megjelenik a szülőpopulációban a keresztezéskor használt recesszív fehér virágú növény (bb)

Kulcsfontosságú egyszerűsítés

Mendel - Darwinnal ellentétben - képes volt végrehajtani azokat az egyszerűsítéseket, amelyek szükségesek voltak ahhoz, hogy keresztezési kísérleteiből levonja a helyes következtetéseket. Pedig egyes kísérleteiben Darwin is nagyon közel jutott a mendeli törvényszerűségek, így az uniformitás (az F1 generáció valamennyi egyede egyforma) és a hasadás (szegregáció) törvényének felismeréséhez, amikor az F2 generációban újra megjelennek a recesszív szülői tulajdonságok.

Egy alkalommal Darwin az oroszlánszáj (Antirrhinum) nevű növénnyel kísérletezett. A recesszív, sugaras szimmetriájú virágú növényt keresztezte a vad típussal, és észrevette a vad típus dominanciáját az F1 utódgenerációban. Ezután létrehozta az F2 generációt, és megállapította, hogy a vad típusú és a sugaras szimmetriájú virágok aránya 88:37. Ebből Mendel - akárcsak mi ma - rögtön észrevette volna, hogy ez megfelel a 3:1 (domináns:recesszív) aránynak. Darwin azonban más dolgokra figyelt inkább, és átsiklott e számok döntő fontosságú jelentőségén. Mindössze egy mondatban említi meg az eredményt, és nem fűz hozzá további kommentárt.

Antirrhinum majus vad típusú (balra) és tölcsér alakú virága (jobbra)

Pángenezis

Mint említettük, a darwini evolúcióelmélet középpontjában a kismértékű kvantitatív (mennyiségi) változatosság állt, és a kvantitatív variáció a legutolsó hely, ahol a tiszta mendeli öröklődést látni lehet. Valamennyi kvantitatív variácót kis hatású, sok alléles (génváltozatos) rendszer határoz meg. Ráadásul a kvantitatív változatosság a legérzékenyebb a környezeti változók hatásaira. Végül az összetett kvantitatív öröklődést mutató jellemzők jó része a genetikailag meghatározott alkalmazkodásnak is alá van vetve, ilyen például a bőrszín vagy az izomtömeg. Ez vezette teljesen tévútra Darwint, és ennek hatása alatt dolgozta ki az öröklődésről szóló pángenezis elméletét.

Darwin 200

Ismerje meg az evolúcióelmélet kialakulását, őslénytani és molekuláris bizonyítékait, a csoportszelekció rejtélyeit, a genetikai és az evolciókutatás új területeit, a jégkori óriások feltámasztásának nehézségeit és az evolúció számos egyéb kérdését!

Darwin 200 - ünnepi evolúciós dosszié

Darwin elképzelése szerint apró önreprodukáló determinánsok képviselnek minden tulajdonságot a megkülönböztetés lehető legfinomabb szintjén. A szervek mérete, alakja és minden jellemző paramétere megadható az illető tulajdonságot meghatározó pángének számával. Ezek a tulajdonságok úgy öröklődnek át, hogy a test minden részéből megfelelő arányban összegyűlnek a pángének az ivarsejtekbe. Darwin pángenezis elméletének nagy része a mérhető kvantitatív jellegekre, például az izomtömegre vonatkozik, amelyek változatosságát össze lehet kapcsolni a vonatkozó pángének számával. Darwin sok energiát fektetett abba, hogy meggyőzze olvasóit, a pángének olyan végtelenül kicsik, hogy minden szükséges pángén belefér az ivarsejtekbe.

Olvasatlan Mendel?

Tudományos körökben régóta kering a történet, miszerint Mendel elküldte Darwinnak a Verhandlung des Naturforschenden Vereins in Brünn szakfolyóiratban 1866-ban megjelent Versuche über Pflanzen-Hybriden (Kísérletek növényhibridekkel) című 45 oldalas tanulmányát, amelyben ismerteti az öröklődéssel kapcsolatos kísérleteit. Az tény, hogy az eredeti publikáció nem szerepel a Darwin hagyatékában lévő kiadványokról 1908-ban készített katalógusban, sem a Down House-ban őrzött anyagok listáján. Két olyan német nyelvű könyv viszont megvolt Darwin könyvtárában, amely röviden foglalkozik Mendellel. Az egyikben (W.O. Focke: Die Pflanzen-Mischlinge, 1881), amelyet Darwin 18 hónappal a halála előtt kapott meg, a Mendel borsókísérleteit röviden említő 108-110. oldal felvágatlan. Így tehát joggal feltételezhetjük, hogy Darwin nem tudott Mendel kísérleteiről, pedig ha olvasott volna róluk, valószínűleg fölhasználta volna evolúcióelméletének tökéletesítésére. Ez a munka azonban az utókorra hárult Mendel "újrafölfedezésekor" a 20. század elején.

A cikk alapjául Jonathan C. Howard: Why didn't Darwin discover Mendel's laws? (Journal of Biology 2009, 8:15) tanulmánya szolgált.