Waarom heeft een kind de ogen van zijn moeder? En het haar van zijn vader? Na jarenlange experimenten met erwtenplantjes ontrafelde Gregor Mendel de wetten van de erfelijkheid.
Vele duizenden erwtenplantjes moet Gregor Mendel geduldig hebben bewerkt: eerst een deel van de bloemetjes ‘castreren’ door de meeldraden los te pulken. En vervolgens bij andere rijpe exemplaren het stuifmeel opstrijken, om dat over te brengen op de stamper van een gecastreerde bloem.
Zeven jaar lang, tussen 1856 en 1863, controleerde hij zo de voortplanting van zijn erwten op een lapje grond bij zijn klooster in Brno. Die megaklus – ‘monnikenwerk’ is een wat flauwe term voor de arbeid van een augustijner broeder – mondde uit in een grootse wetenschappelijke doorbraak: inzicht in de regels van de erfelijkheid, die we tegenwoordig de wetten van Mendel noemen.
Wilt u meer historische context bij het nieuws? Schrijf u in voor onze gratis nieuwsbrief.
Mendel was de vader van de moderne genetica. Maar tijdens zijn leven kreeg hij niet de eer die hem toekwam, want de wetenschappelijke gemeenschap begreep zijn werk pas ruim na zijn dood.
Mendel wierp licht op een vraag die veel ouders zich in de geschiedenis moeten hebben gesteld: hoe kan het dat mijn kind zoveel (of juist zo weinig) op mij lijkt? Waarom heeft hij de ogen van zijn moeder en het haar van zijn vader? En hoe kan het dat ik zelfs zijn grootouders in hem herken? Hoe ontstaat die mix van familie-eigenschappen die samen een uniek individu opleveren?
In de westerse traditie kwam een van de eerste antwoorden op die vraag van de Griek Hippocrates. Volgens hem groeide een foetus uit een cocktail van minuscule stukjes haar, huid, oog et cetera van beide ouders, die vrijkwamen tijdens seks (zie kader ‘Overal zaden’). Het was een aantrekkelijke theorie, die meer dan twee millennia zou standhouden.
Er was wel concurrentie. Een eeuw na Hippocrates schreef Aristoteles een essentiële rol toe aan het bloed van de vader. Volgens hem ontstond daaruit het sperma, dat het begin was van een nieuw individu (zie kader ‘Bloedlijnen’). De moeder leverde alleen levenloze materie en een baarmoeder om in te groeien. Deze man-centrische opvatting zou Aristoteles in de twintigste eeuw het verwijt opleveren een vrouwenhater te zijn. Maar net als Hippocrates had hij tweeduizend jaar lang een brede schare aanhangers.
Miniatuurmensjes
Tot de zeventiende eeuw, toen met de opkomst van de microscoop alles veranderde. Het nieuwe apparaat onthulde de eicellen in allerlei vrouwtjesdieren, en spermacellen in hun mannetjes. Dat die cellen te maken hadden met de voortplanting, werd snel duidelijk. Maar hoe die kleine dingetjes uitgroeiden tot een mens, met alles erop en eraan, was voer voor speculatie.
Een nieuwe theorie werd geboren: het preformationisme. Mens en dier ontstonden uit een miniatuurversie van zichzelf, die besloten zat in de ouderlijke voortplantingscel (zie kader ‘Eeuwige matroesjka’s’). Dat minimensje zat in de zaadcel, aldus de ‘spermisten’. Of in de eicel, aldus de tegenpartij van de ‘ovisten’. Sommigen meenden de kleine wezentjes te kunnen zien onder een microscoop, maar hun bewijs was niet hard. Zo konden beide partijen elkaar twee eeuwen lang in de haren vliegen.
Tot opnieuw de microscoop een einde maakte aan de bestaande theorieën. In de achttiende en vooral de negentiende eeuw maakten steeds betere lenzen duidelijk dat alle levende wezens geheel bestonden uit cellen, en dat een embryo begon als een amorf klompje van die cellen, dat al delende een steeds mensachtiger vorm kreeg. Dat betekende het einde van het preformationisme.
En in de loop van de negentiende eeuw rees een nieuw probleem. Biologen zagen steeds meer bewijzen dat soorten veranderden, een evolutie doormaakten. In 1859 schreef Charles Darwin de ontwikkeling van dieren en planten toe aan natuurlijke selectie. De organismen die het best pasten in hun omgeving, overleefden en gaven hun eigenschappen door.
Maar de eeuwige vraag hóé ze die eigenschappen doorgaven stond dus weer open. Darwin zelf greep voor een verklaring terug op de aloude pangenese. Zijn erfelijkheidstheorie was een complexe variatie op die van Hippocrates, met kleine deeltjes uit het hele lijf die in de voortplantingscellen terechtkwamen en zo eigenschappen van hun lichaamsdeel doorgaven.
Duizenden en duizenden erwten
Maar wat ooit, in de tijd van Hippocrates, een pluspunt was, bleek nu een zwakte. Aanhangers van Hippocrates geloofden dat ouders eigenschappen die ze tijdens hun leven hadden opgedaan doorgaven aan hun kinderen, en de pangenese-theorie verklaarde dat (zie kader ‘Overal zaden’). Maar in Darwins tijd was grotendeels afgerekend met dat idee: ouders gaven alleen aangeboren trekken door. Dat botste met zijn pangenetische ideeën, die daarom scherp werden bekritiseerd.
In dit klimaat vol vragen werkte Mendel aan zijn erwten. Op een veldje van 7 x 35 meter kruiste hij duizenden en duizenden planten, en noteerde hij de lengte van de stengel (kort of lang), de zaadvorm (glad of gerimpeld), de peulkleur (groen of geel) en nog vier variërende eigenschappen.
Na zeven jaar kon hij overtuigend uitleggen dat elke erwt van zijn ouders twee varianten meekreeg van een ‘factor’ (een ‘gen’ zouden we nu zeggen). Samen bepaalden die de kleuren, lengtes en vormen.
De factor voor peulkleur, bijvoorbeeld, kon geel zijn of groen. Een plant die twee keer ‘geel’ erfde, kreeg gele peulen, en twee keer ‘groen’ leverde groene peulen op. Eén keer ‘geel’ en één keer ‘groen’ ten slotte resulteerde in groene peulen. Want de groene factor was dominant en de gele recessief (ondergeschikt).
Zo verklaarde Mendel dat kinderen vaak, maar niet altijd, op hun ouders lijken. En dat eigenschappen, zoals de gele kleur van de peul, een paar generaties konden onderduiken, om dan weer te verschijnen. Hij had een complexe brij van uiteenlopende factoren teruggebracht tot een paar simpele wetten, die bovendien uitstekend samengingen met Darwins theorie van natuurlijke selectie.
Het wachten was dus op een laaiend enthousiaste ontvangst in wetenschappelijke kringen. Maar die bleef uit. Mendel publiceerde en liet zijn artikel rondsturen, maar zijn verhaal viel in onvruchtbare aarde. De biologen van zijn tijd leken simpelweg geen interesse te hebben in zijn baanbrekende theorie. Pas jaren na Mendels dood, in 1884, toonden geestverwanten interesse in zijn werk en kreeg hij de erkenning die hij verdiende. Dat was onder anderen te danken aan de Nederlandse plantkundige Hugo de Vries, die net als Mendel geduldig planten kruiste en bezig was stappen in dezelfde denkrichting te zetten toen hij het werk van Mendel onder ogen kreeg.
De herontdekking van het werk van Mendel betekende begin twintigste eeuw het startschot van de nieuwe wetenschap van de genetica. De eerste grote vraag van deze discipline was wat de ‘factoren’ van Mendel nou eigenlijk waren en hoe ze werden doorgegeven aan volgende generaties. Die kwestie zou wetenschappers bezighouden tot 1953, toen Watson en Crick de structuur van het DNA onthulden. Toen kon de genetische revolutie echt losbarsten. Maar de beslissende kiemen waren een eeuw eerder al gelegd, in Mendels kloostertuin in Brno.
