Morgunblaðið - 02.09.2000, Blaðsíða 3

Stafróf lífsins
MORGUNBLAÐIÐ
LAUGARDAGUR 2. SEPTEMBER 2000
C 3
Menn hafa ræktað jarðargróður og tamið dýr í a.m.k. 9000 ár. Af því leiðir, að kynbætur á plöntum og dýrum eru mun eldri en vísindaleg erfðafræði.
Fyrstu húsdýr og nytjaplöntur voru sótt beint í náttúruna. Hið tamda sauðféð í Norður-írak, sem menn hafa fundið bein af, hefur ekki verið frábrugðið villt-
um stofnum kinda, og elsta hveitið á ökrunum í Jarmo í Kúrdistan ogfyrstu ræktuðu maísgrösin í Ameríku hafa heldur ekki vikið frá villiafbrigðum þessara
tegunda. En smám saman ferigu menn fram dýr og plöntur sem gáfu meiri og betri afurðir og hentuðu á annan hátt til ræktunar.
MEGINAFLIÐ að baki þess-
ari þróun hefur jafnan ver-
ið einhvers konar val, en
framan af þessari þróun
var bændum þetta raunar ekki ljóst,
enda stefndu þeir ekki markvisst að
neinum kynbótum. Hvað plöntum
viðkemur var ástæðan auðvitað sú,
að menn höfðu til skamms tíma
óljósar eða engar hugmyndir um
kynferði þeirra og hlutverk fræv-
unnar. Á nokkrum stöðum áttuðu
menn sig þó á þessu varðandi fáeinar
nytjaplöntur, þar sem kynin eru að-
skilin. Vitað er t.d. að Assyríumenn
og síðar arabar hristu af karl-
blómskipun döðlupálma frjó yfir
blómin á kventijánum. En við eldi
húsdýra varð mönnum snemma ljóst
að hægt var að hafa áhrif á samsetn-
ingu stofnanna. Þannig hefur t.a.m.
varðveist babýlonsk leirtafla frá því
um 4000 f. Kr., ættartafla hrossa,
þar sem sjá má einkenni sem ganga
að erfðum.
Saman við hagnýta reynsluþekk-
ingu runnu svo ýmsar bábiljur, eins
og t.d. það, að aðstæður við getnað
hefðu áhrif á eðli og útlit afkvæmis-
ins. Um það má t.d. lesa í 1. Móse-
bók, 30. kafla. Þar segir frá því
hvemig Jakob lék á Laban tgngda-
föður sinn, en Jakob gætti sauða
hans og geita og áskildi sér að laun-
um allt mislita féð:
Jakob tók sér stafi af grænni ösp, möndlu-
viði og hlyni og skóf á þá hvítar rákir með
því að nekja hið hvíta á stöfunum. Því næst
lagði hann stafina, sem hann hafði birkt, í
þræmar, í vatnsrennumar, sem féð kom
að drekka úr, beint fyrir framan féð. En
æmar fengu, er þær komu að drekka.
Þannig fengu ærnar uppi yfir stöfunum,
og æmar áttu rílótt, flekkótt og spreklótt
lömb. Jakob skildi lömbin úr og lét féð
horfa á hið rílótta og allt hið svarta í fé
Labans. Þannig kom hann sér upp sér-
stökum fjárhópum og lét þá ekki saman
við hjörð Labans.
Menn velta fyrir sér reglum erfða
Á árunum 400-200 f. Kr. eru ýms-
ir grísku heimspekinganna að velta
fyrir sér reglum erfða. Þar á meðal
eru Hippokrates (460-377 f. Kr.),
sem er þekktasti læknir fornaldar og
oft nefndur faðir læknisfræðinnar,
og Aristóteles (384-322 f. Kr.), lær-
isveinn Platóns og kennari Alexan-
ders mikla og höfundur grundvallar-
rita um ótal heimspekileg og
vísindaleg efni. Fyrir daga Aristó-
telesar var sú kenning almenn að
faðirinn væri hið eina og raunveru-
lega foreldri afkvæmisins, en móðir-
in einungis vistarvera fóstursins og
hún sæi um næringu þess. Skoðun
Aristótelesar var hins vegar sú, að
hvort foreldri ætti sinn hlut að getn-
aði, þar eð faðirinn legði til formið
eða eðlismyndina, væri m.ö.o. for-
morsökin, en móðirin legði til efnið,
væri sem sé efnisorsökin. Karldýrið
var trésmiðurinn, sagði hann, en
kvendýrið efniviðurinn. Raunar hélt
Aristóteles að sæðið væri hreinsað
blóð, og skýringin á því að afkvæmi
líktust foreldrum væri sú, að blóðið í
sæðinu streymdi til kynfæranna frá
öðrum hlutum líkamans og það mót-
aði sæðið. Þetta hefur verið nefnt al-
sköpunarkenningin.
Fyrsta heimildin um að menn hafi
áttað sig á arfgengi meðal eigin teg-
undar mun vera trúarleg lögbók
Gyðinga, Talmúð, sem lokið var að
skrá á 6. öld e. Kr. Þar eru ákvæði
Myndin er fengin ún John Pfeiffer o.fl. (Sturta Friðriksson felenskaöi). Affræöasafn AB. Fruman. Almenna bókafélagiö 1965.
Á þessari mynd er búið að rétta úr DNA-hringstiganum, og sjálfseftirmyndunin er í fullum gangl. Á milli langbandanna eða hliðanna (brúnn litur) gefur
að líta stigaþrepln, en þau eru gerð úr niturbösum (köfnunarefnisbösum) og flytja erfðaupplýsingar á milli. Rautt: adenín; grænt: týmín; blátt: gúanín;
gult: cýtósín. Adenín tengist alltaf við týmín, og gúanín alltaf við cýtósfn. Umræddir niturbasar stafa lífið.
um umskurð sveinbams, en tekið
fram að ekki skuli umskera sveina ef
móðurbræður þeirra hafi liðið óhóf-
legar blæðingar. Hér birtist skiln-
ingur á arfgengi dreyrasýki, en hún
felst í því, að blóðið skortir þann eig-
inleika að geta storknað. Sveinbarn
erfir þennan sjúkdóm aðeins úr
móðurætt og hann birtist nær ein-
göngu í karlmönnum, þannig að lík-
legt er að móðurbræður dreyrasjúks
drengs beri merki sýkinnar.
En svipuð hugmynd og var að
finna í 1. Mósebók, um Jakob og
Laban, gengur svo aftur í Fornald-
arsögum Norðurlanda. Grímur, son-
ur Ketils hængs og faðir Örvar-
Odds, var loðinkinni nefndur af því
„að kinn hans önnur var vaxin með
dökkt hár... Ekki beit þar járn á.“
Skýring á þessu sérkenni er gefin í
upphafsorðum Örvar-Odds sögu:
Grímur hét maður og var kallaður loðin-
kinni. Því var hann svo kallaður, að hann
var með því alinn, en það kom svo til, að þá
þau Ketill hængur, faðir Gríms, og Hrafn-
hildur Brúnadóttir gengu í eina sæng, ...að
Brúni breiddi á þau húð eina, er hann hafði
boðið til sín Finnum mörgum, og um nótt-
ina leit Hrafnhildur út undan húðinni og sá
á kinn einum Finnanum, en sá var allur
loðinn. Og þvi hafði Grímur þetta merki
síðan, að menn ætla, að hann muni á þeirri
stundu getinn hafa verið.
Byrjar að rofa til
Það var svo ekki fyrr en um alda-
mótin 1600 að fór að rofa aðeins til í
hugum manna hvað þetta varðaði, að
undanskildu því sem áður er nefnt í
Talmúð. William Harvey (1578-
1657), enskur læknir, sem kunnastur
Myndin erfengin úr. ÖmólfurThortacius. Erföafræöi. Iðunn 1978.
Austurriski munkurinn Johann Gregor
Mendel, faðir vísindaerfðafræðinnar.
er fyrir rannsóknir á blóðrásinni,
skoðaði fóstur hjartardýra og þóttist
sjá, að hugmyndir fyrri tíðar manna,
og var hann þá einkum með grísku
heimspekingana í huga, stæðust
ekki.
Á síðari hluta 18. aldar komust
sænski grasafræðingurinn Cari von
Linné (1707-1778) og þýski grasa-
fræðingurinn Josef Gottlieb Köl-
reuter (1733-1806) að því með kyn-
blöndun, að meðal plantna er
framlag beggja foreldra til afkvæm-
annajafnmikið.
Kenningin um alsköpun, þ.e.a.s.
um hlutdeild alls líkamans í mótun
sæðis, átti eftir að verða æði lífseig,
því hennar gætti m.a. í þróunar-
kenningu sem franski dýrafræðing-
urinn Jean Baptiste de Lamarck
(1744-1829) setti fram á þriðja ára-
tug 19. aldar. Gekk hún út á það, að
bein umhverfisáhrif gengju að erfð-
um, að líffæri sem mikið væru notuð
yrðu stærri og öflugri í afkomendun-
um, en þeir líkamshlutar rýmuðu
með hverri kynslóð, sem lítt væri
beitt.
Á árunum 1838-1839 varð mönn-
um Ijóst að allar lífverar era úr
íramum, eftir að þýski grasafræð-
ingurinn Matthias Jacob Schleiden
(1804-1881) sýndi fram á það í plönt-
um, og þýski læknirinn og líf-
eðlisfræðingurinn Theodor Schwann
(1910-1882) leiddi rök að því, að því
væri eins farið um dýr og menn.
Þýskur dýrafræðingur, August
Weissmann (1834-1914) notfærði
sér þessa vitneskju. Hann skar róf-
una af nýfæddum músum í fimm
ættliði, samtals 901 mús, en af-
kvæmin fæddust ævinlega með eðli-
lega rófu. Af þessu ályktaði hann, að
þær breytingar einar gengju að
erfðum, sem yrðu á æxlunarfrumum
eða framum sem æxlunarframurnar
væra komnar af. Þær kallaði hann
kímframur. Hafnaði Weissmann því
alsköpunarkenningunni. Ailar aðrar
framur kallaði Weissmann líkfram-
ur og taldi að breytingar, sem á þeim
yrðu síðar á ævi einstaklingsins,
gætu með engu móti borist til af-
komendanna. Hefur sú niðurstaða
hans ekki enn verið hrakin.
Faðir vísindalegrar erfðafræði
En það er Johann Mendel, sem
talinn er faðir vísindaerfðafræðinn-
ar. Hann fæddist 22. júlí árið 1822 í
Heinzendorf í Austurríki (núna
Hyncice í Tékklandi). Faðir hans var
fátækur bóndi, en afar vel að sér í
ávaxtaræktun. Drengurinn fékk
snemma mikinn áhuga á náttúra-
fræði, og fór í tveggja ára nám á þvi
sviði við Heimspekistofnunina í 01-
mútz (núna Olomouc í Tékklandi).
En þar sem fjölskylda hans hafði úr
litlu að spila, sá hann ekki fram á að
hann gæti stundað framhaldsnám.
Gekk hann því árið 1843 í klaustur af
reglu Ágústínusarmunka í Brúnn
(núna Brno í Tékklandi), en það var
mikil lærdómsborg um það leyti. Þar
gat hann „verið laus við stöðugan
kvíða fyrir daglegu brauðstriti“, eins
og hann orðaði það sjálfur. Tók hann
þá jafnframt upp nafnið Gregor.
Hann vígðist til prests árið 1847. Á
þessum árum sínum í klaustrinu las
hann í sjálfsnámi ýmis vísindarit.
Frá 1849 var hann um skeið afleys-
ingakennari í grísku og stærðfræði
við framhaldsskólann í Znaim
(Znojmo) í námunda við Brúnn. Árið
1850 gekkst hann sjálfur undir próf í
kennarafræðum, en féll í líffræði og
jarðfræði. Þá sendi ábóti klausturs-
ins hann í Vínarháskóla, þar sem
hann á árunum 1851-1853 nam eðlis-
fræði, efnafræði, stærðfræði, dýra-
fræði og grasafræði. Árið 1854 sneri
Mendei heim til Brúnn og fór að
kenna við tækniskólann þar.
Á áranum 1856-1864 gerði hann í
klausturgarðinum tilraunir með
kynblöndun á garðertum (Pisum
sativum), til þess að sjá hvort ein-
hver regla eða eitthvert mynstur
væri í því hvernig eiginleikar plantn-
anna erfðust. Ástæðan fyrir því að
hann valdi garðertuplöntur til þess-
ara rannsókna var m.a. sú, að þær
uxu hratt. Þetta gaf honum mögu-
leika á að rannsaka marga ættliði
plantnanna á tiltölulega stuttum
tíma. Auk þess eru stofnar þessara
plantna oft hreinræktaðir, þar sem
garðertur fjölga sér með sjálffrjóvg-
un. Lét hann hreinræktaðar plöntur
með mismunandi eiginleika æxlast
saman. Þær plöntur vora foreldra-
kynslóðin. Eiginleikinn sem kom
fram í fyrstu afkomendakynslóðinni
var kallaður ríkjandi. Eiginleikinn
sem hvarf í þessari kynslóð en birtist
síðan á ný í annarri afkomendakyns-
lóðinni, var kallaður víkjandi. Niður-
stöður þessara tilrauna voru kynnt-
ar á fundum
Náttúravísindafélagsins á staðnum,
8. febrúar og 8. mars árið 1865 (en
það félag hafði verið stofnað árið
1862), og gefnar út af sama félagi ári
síðar, 1866, undir nafninu „Tilraunir
við kynblöndun plantna". Fyrirrenn-
arar Mendels og samtímamenn
gerðu ráð fyrir, að eiginleikar
beggja foreldra rynnu saman í af-
kvæminu, líkt og þegar tveir vökvar
blandast, og yrðu þá ekki aðgreindir
í eiginleika foreldranna að nýju. En
Mendel setti hins vegar fram þá til-
gátu að eiginleikar erfðust með
erfðaþáttum (síðar nefnt gen) og að
hvert afkvæmi erfi frá hvora foreldri
einn slíkan þátt fyrir hvem arfgeng-
an eiginleika. Hreinræktaður ein-
staklingur (eða arfhreinn) hefur í sér
genapar, þar sem genin era eins
(HH, hh), en kynblendingur (eða
arfblendinn einstaklingur) hefur í
sér genapar þar sem genin eru ólík
(Hh). Dró Mendel niðurstöðurnar
saman í tvær tilgátur um erfðir
erfðaþáttanna, er síðar nefndust
Mendelslögmál. Fyrsta lögmálið er
um aðskilnað gena; samkvæmt því
hlýtur hver kynframa aðeins ann- ►