קטעים מיומנה של יועצת גנטית - הבלוג של ויוי עיני - יועצת גנטית

סיפור אהבה בין נזיר לגרגירי אפונה

מזל טוב לגרגור מנדל, אבי הגנטיקה, שבדיוק היום חוגג יום הולדת... פוסט חגיגי ונוסטלגי לכבוד האיש, לכבוד אהבתו הגדולה לגרגירים של אפונה, ולכבוד המדע המופלא שגילה.

ויוי עיני - יועצת גנטית

18/07/2012


ילד יוצא דופן.

הסיפור שלנו מתחיל ב - 20 ליולי, שנת 1822. בכפר אוסטרי (היום צ'כי) קטן, נולד בן זכר לזוג איכרים עני. המשפחה עסקה בגידול עצי פרי למאכל ולפרנסה. הבן ראה כיצד אביו מגדל ומרבה את עצי הפרי, ידע שהיה באותם ימים חיוני להישרדות. איש לא שיער שאותו הידע יהפוך מאוחר יותר לאבן הפינה בעבודתו המדעית של אותו ילד קטן. ילד שעתיד לשנות את פני עולם המדע.

הוא היה ילד יוצא דופן. תלמיד מצטיין ואחד הבודדים שנשלחו אל מחוץ לכפר לבית ספר בעיר הסמוכה, אך גם חלש מאד ונוטה לחלות לעיתים קרובות. היו שאמרו עליו כי חלה בגלל קושי נפשי וריחוק מהבית, אך בעיקר אמרו שהיה סקרן ועקשן. אם נתקל בעניין שריתק אותו, היה קם על רגליו, וחוקר אותו עד תום.

בבוקרו של יום חורף אחד נפצע האיכר האב בתאונת עבודה. המסורת של אותם ימים הכתיבה כי הבן יורש את ניהול החווה, אך כוחותיו הדלים של הנער לא התאימו לעבודת כפיים כזו, והוא בחר לשחרר עצמו מנטל הפרנסה ועבר לחיות במנזר. אופי החיים הסגפני התאים לו, הוא השיג לעצמו קורת גג, מיטה ומזון, אך יותר מכל קסמה לו האפשרות להמשיך ולרכוש במסגרת זו השכלה בתחום המדעים.

אב המנזר שיחרר את העלם עדין הנפש מהחובה לבקר חולים על ערש דווי בבית החולים, לאחר שזה התמוטט למראה סבלם הנורא. וכך, בזמנו הפנוי, גילה את הגן הבוטני שנמצא בחצר המנזר. הוא התאהב בגן, התמכר אליו, ובילה בו שעות ארוכות. אוסף הפרחים בגן הזה שינה את חייו.

הוא בחן את הצמחים והפרחים שבגן, את התכונות של כל צמח ופרח, ובמיוחד התעניין בשונות הקיימת בין יצורים חיים. צמחים, פרחים, מינים שונים, וגם שונות שבין פרטים השייכים לאותו המין.

כבשה שחורה וציפור לבנה.

באותן השנים ידעו על קיום זרע וביצית, אך לא על חיבורם ליצירת הדור הבא. הדעה הרווחת היתה שהפריה מתבצעת על ידי מיזוג של חומר משני ההורים. מעין ערבוב שכזה. על פי התיאוריה הזו, לאב גבוה ולאם נמוכה, אמור להיות מן הסתם צאצא בגובה ממוצע.

במהלך שהותו במנזר למד האיש מתמטיקה ופיזיקה, ובמסגרת חובותיו גם לימד מדעים בבית הספר. הוא סבל מחרדת בחינות אדירה, ולא עבר את המבחנים לקבלת תעודת הוראה, אך למרות זאת היה מורה אהוד ביותר. במהלך שיעורי המדעים שהעביר התקשה ללמד את התיאוריות שפקפק בהן בעצמו, כמו תיאוריית הערבוב, או זו שטענה כי הזרע הקטן הוא למעשה אדם שלם, ואילו הביצית נמצאת שם אך ורק בשביל להזין אותו.

היו תופעות נוספות שהטרידו את שלוותו. למשל כיצד יתכן שנולדה כבשה שחורה לשני כבשים בצבע לבן? או שבקע גוזל לבן כשלג בתוך קן של שתי ציפורים כחולות? רק גאון מופלא יכול היה לפענח את התופעות האלה, והאיש שבסיפור שלנו היה אחד כזה. גאון יחיד בדורו, שללא ספק הקדים את זמנו, והצליח לפענח את המסתורין שמאחורי מדע התורשה. יוהן גרגור מנדל.

גרגר אפונה קטן.

מספר מוסכמות מקובלות מתחום הביולוגיה של אותה התקופה עמדו לקראת מהפך. באנגליה, שב דרווין ממסעותיו באיי הגלפגוס, שם פיתח תיאוריה על האבולוציה והברירה הטבעית. ובאוסטריה יצא מנדל למסע משל עצמו. מסע שיסביר את מה שדרווין לא ידע. כיצד מתרחשת האבולוציה הלכה למעשה.

לאחר ששמע את התיאוריה של דרווין, קדח מוחו של מנדל ממחשבות מהפכניות על תורשה, פיזיקה ומתמטיקה. אם המתמטיקה יכולה להסביר את חוקי הפיזיקה, מדוע שלא תוכל להסביר גם את חוקי החיים עצמם?

על מנת להוכיח זאת, בחר מנדל משהו חי וקטן, עם תכונות מעטות וברורות, כאלה שניתן למנות בקלות יחסית, ובפרק זמן קצר. ומכל הזנים הקיימים על פני האדמה, בא וטיפס לו הישר לקדמת הבמה המדעית, לא אחר מאשר גרגר אפונה קטן.

בשנת 1856 התרחבה גינתו של מנדל בחצר המנזר והתווספה לה חממה גדולה. בשטח הזה ניהל מנדל את חגיגת האפונים הגדולה של חייו. באדיקות ובקפדנות, במשך 8 שנים תמימות, גידל וטיפח בה למעלה מ-30 אלף צמחים של אפונה.

מנדל בדק כיצד תכונה מסוימת עוברת מדור לדור, למשל חקר את קליפת גרגר האפונה שיכולה להיות חלקה או מקומטת. וכך החל הניסוי. מנדל חילק את החממה לשניים. בצד אחד שתל גרגירי אפונה חלקים ובצד השני שתל גרגירי אפונה מקומטים. הצמחים גדלו והגיע שלב ההפריה וההכלאה ביניהם. בעדינות שאין דומה לה, אחז מנדל מברשת דקה, וקצר אבקנים זעירים מתוך מערכת הרביה של פרח אפון הנמצא בצידה האחד של החממה, והעבירם לפרח אפון שבצד השני. כך חזר ועשה שוב, ושוב, ושוב... אלפי פעמים ובסבלנות אין קץ.

לאחר שבועיים התקבל דור חדש של תרמילי אפונה. תרמילי האפונה החדשים האלה, צאצאיהם של הורה אפון עם קליפה חלקה והורה אפון עם קליפה מקומטת, קידמו את המדע צעד קריטי נוסף בדרך לתגלית הגנטיקה. על פי התיאוריה של הערבוב, אמור היה להתקבל צאצא שהוא אפון מקומט למחצה, מעין ממוצע בין השניים, אבל הפלא ופלא! כל הצאצאים שהתקבלו היו עם קליפה חלקה! מה קרה למידע שעבר מהאפון המקומט? לאן נעלמה התכונה הזו?

מנדל המשיך בניסוי, ושתל את האפונים החדשים שקיבל, כולם חלקים, והתוצאות שקיבל בדור הצאצאים החדש כבר עשו היסטוריה ושינו את העולם.

התינוקות של מנדל.

בשנת 1860 סיים מנדל כמחצית מעבודת המחקר שלו. יש האומרים שבשנה זו בריאותו הנפשית התרופפה. מבקרים סיפרו כי הוא נוהג באופן מוזר, משוחח עם צמחי האפונה שלו, ומכנה אותם "ילדי"...

האפונים החלקים ששתל מנדל (הצאצאים של האפון החלק והאפון המקומט) גדלו. והשאלה הגדולה היתה כיצד יראו התינוקות החדשים? בידיים רועדות פתח מנדל את תרמיל האפונה הראשון וגילה את ההפתעה המסעירה של חייו.

בתוך התרמיל שכבו להם מספר אפונים, וכמו משום מקום חזרה לחלק מהם הקליפה המקומטת. אותה התכונה שהלכה לאיבוד בדור הקודם, הופיעה כאן מחדש. אבל לא בכולם. באיזה חלק בדיוק?...

בכדי לקבל תשובה לתעלומה הזו עשה מנדל את מה שרק מתמטיקאי היה בוחר לעשות. הוא החל לספור. והוא ישב וספר את כולם עד הגרגר האחרון. כמה גרגרי אפונה חלקים בדיוק התקבלו, וכמה מקומטים, בכל התרמילים החדשים שגידל. וזה לקח זמן, כי היו לו קרוב ל-8000 זרעי אפונה לספור בסך הכל.

מנדל מנה כ -  6000 אפונים חלקים וכ - 2000 מקומטים, ביחס כמעט מדויק של 3:1. ומכאן הסיק שבכל זרע אפונה חלק, כזה ששתל בפעם השניה, היו קיימות שתי התכונות גם יחד. אפילו אם הגרגר נראה חלק, נמצאות בתוכו גם התכונה האחראית לקליפה חלקה וגם זו האחראית לקליפה מקומטת. והאפשרויות לשני גרגרי אפונה כאלה להעביר את התכונות הלאה לצאצאים הן: חלק/חלק, חלק/מקומט, מקומט/חלק - בשלושתן מתקבל אפון חלק, והאפשרות האחרונה מקומט/מקומט - היא היחידה שבה מתקבל אפון שנראה מקומט. מנדל הבין שכל צירוף הכולל את התכונה לקליפה חלקה יראה בסופו של דבר אפון חלק, כי זוהי תכונה חזקה (דומיננטית) הגוברת על התכונה החלשה (רציסיבית), של קליפה מקומטת. ורק אפון עם פעמיים תכונה של קליפה מקומטת יראה בסופו של דבר מקומט. מה שמסביר גם את היחס 3:1 שהתקבל בספירה.

זמני עוד יגיע.

בחודש פברואר 1865 הגיע מנדל, חרד ומזיע, להציג את עבודתו ומסקנותיו בפגישת החברה למדעי הטבע שבעיר. בתיקיה שנשא בידיו היו התשובות לשאלות התורשה הגדולות בהיסטוריה. כיצד נולדה כבשה שחורה לכבשים בצבע לבן, וכיצד ציפור לבנה בוקעת מביצה של ציפורים כחולות. בתיקיה של מנדל היה הצופן הראשון לפענוח סודה של הכבשה דולי.

אבל הפגישה נחלה כישלון חרוץ. אנשי הצמחים שהגיעו לשמוע את מנדל קיבלו הרצאה במתמטיקה ולא הבינו מילה, בסופה לא נשאלו שאלות והקהל התפזר. באותו המקום ובאותו הרגע נולד מדע חדש אבל איש לא הבחין בכך.

כשלוש שנים לאחר המעמד המביך ההוא, מונה מנדל לתפקיד אב המנזר. מרבית זמנו הוקדש מעתה לניהול המנזר ואת גרגירי האפונים שאהב הזניח וכמעט שכח. מנדל נשאב למאבק חדש בנושא שולי עם השלטונות (גם הוא מתמטי) על מיסוי הכנסיות. המאבק גזל את מרבית זמנו וכוחותיו. הוא ייחל לתהילה שלא זכה לה בחייו, ואמר כי הוא מאמין שזמנו עוד יגיע, יום יבוא וכל העולם יכיר בהישגיו.

מנדל הלך לעולמו ממחלת כליות בשנת 1884 כשהיה בן 62. רק 16 שנים לאחר מותו הכירו בעבודתו הגאונית. שני אנשי בוטניקה מהולנד ומאנגליה שיחזרו את מסקנותיו ותרגמו את עבודתו לאנגלית. וכך הוגדר מדע חדש שנקרא "גנטיקה", נוסחו "חוקי מנדל" כפי שהם ידועים היום, וליחידות התורשה האחראיות לכל תכונה קראו "גנים". מאוחר יותר רק הבינו שיחידות תורשה כאלה קיימות בכל היצורים החיים באשר הם. התגלית של הנזיר הביישן והחולני ששינתה את העולם.