Augustiniánský mnich Gregor Mendel je často označován za otce genetiky, ale to není přesný přívlastek. Genetika jako učení o dědičnosti má své kořeny v antice. Základy moderní genetiky se objevily na konci 18. století, kdy byly v Evropě a Severní Americe otevírány jeden blázinec za druhým: lékaři a psychiatři pro potřeby hlášení úřadům shromažďovali a zpracovávali podrobné údaje o pacientech a nakonec dospěli k domněnce, že šílenství je způsobeno dědičností.
Dědičností se zabývali také přírodovědci devatenáctého století, včetně Charlese Darwina, jednoho ze zakladatelů evoluční teorie a Mendelova současníka. Darwin o Mendelových pokusech nevěděl a zastával oblíbenou myšlenku, že znaky jedince jsou výsledkem smíšení, něčím jako průměrem znaků jeho rodičů. Mendel svými pokusy s hrachem ukázal, že tato hypotéza je mylná: znaky jsou určovány dvěma »faktory«, otcovským a mateřským, ale pouze jeden, dominantní, se u jedince projevuje, zatímco druhý, recesivní, je skrytý. V dnešní době vědci tyto faktory nazývají geny. Otcem genetiky v užším slova smyslu – jako vědy o genech – se stal i Mendel.
Mendel se narodil ve skromné rolnické rodině ze severní Moravy. Na jeho otce spadla kláda, takže už nemohl pracovat, a Mendelovi zchudli. Na mladého Johanna to pravděpodobně zapůsobilo trvale. Celý život ho trápily příznaky těžké deprese: už na gymnáziu musel na čtyři měsíce přerušit studium, později si Mendel vzal dovolenou a na olomoucké univerzitě, kde studoval filozofii a fyziku. Během této doby pracoval na částečný úvazek jako učitel, ale nebylo dost peněz, a tak mu mladší sestra Theresia dala své věno.
Po ukončení univerzity Mendel žil jako mnich a přijal jméno Gregor. V brněnském klášteře svatého Tomáše žili vzdělaní muži, měl tam obrovskou knihovnu a za studium nemusel platit. Ve svých 26 letech už měl Mendel vlastní farnost: tři jiní kněží zemřeli během epidemie. Gregor plnil své povinnosti s obtížemi a byl neustále nemocný. Místní biskup si však všiml Mendelovy píle ve vědě.
Gregor byl poté poslán na jižní Moravu jako dočasný učitel, ale brzy neuspěl u ústní zkoušky, nedostal osvědčení a odešel studovat do Vídně. Po návratu opět neuspěl u ústní zkoušky. Jen díky svým vynikajícím schopnostem byl ponechán jako učitel, ale na částečný úvazek. Pro vědu to však bylo štěstí: Mendel věnoval uvolněný čas experimentům.
Na Olomoucké univerzitě, v klášteře svatého Tomáše a v brněnském ústavu, kam mladý mnich docházel na přednášky, se Mendel setkal s vědci, kteří se zajímali o dědičnost. To zřejmě ovlivnilo jeho vědecké zájmy a studium ve Vídni u slavného fyzika, matematika Christiana Dopplera a botanika a evolucionisty Franze Ungera pravděpodobně formovalo Mendelovy intelektuální návyky.
Co říká hrách
Názory na to, proč Mendel začal se svými pokusy, se různí. Někteří historici vědy se domnívají, že chtěl porozumět hybridizaci a měl spíše aplikovaný účel. Jiný názor říká, že přírodovědce zajímaly principy dědičnosti a struktura všeho živého.
Nejprve experimentoval s myšmi a včelami, ale nakonec se rozhodl pro hrách. Z přírodovědného hlediska má hrách několik výhod: rychle roste, zabírá málo místa, dokáže se sám opylovat, ale také se díky uzavřenému tvaru květu snadno opyluje ručně střapcem – v obou případech zůstává rozmnožování pod kontrolou. Kromě toho se většina znaků hrachu, které se Mendel rozhodl porovnávat, předává odděleně (později bylo zjištěno, že geny umístěné v DNA blízko sebe se často dědí ve svazku).
První dva roky Mendel dbal na to, aby se rostliny opylovaly pouze samy a aby každá generace hrachu měla stejné znaky: výšku a barvu keříků, tvar lusků a hrachu – celkem sedm znaků. Pak začal křížit nestejné keříky. Pokud by platila hypotéza, že se znaky rodičů v potomstvu mísí, kříženec vysokého a nízkého hrachu by byl středně velký a kříženec zeleného a žlutého by měl střední barvu. Ve druhé generaci se však hrách podobal pouze jednomu rodiči.
Mendel tedy výsledné hybridy zkřížil – a znaky ztracené ve druhé generaci se vrátily. Například z původních keřů s hladkým hrachem a keřů s vrásčitým vzniklo výhradně »hladké« potomstvo, ale asi čtvrtina »vnoučat« se ukázala být vrásčitá. To přivedlo Mendela k myšlence, že každý znak je podmíněn dvěma »faktory« – otcovským a mateřským.
U původních »čistých« keřů s hladkým a vrásčitým hrachem byly faktory stejné: GG a MM. Ve druhé generaci byly získány pouze hybridy GM a ve třetí generaci byly rostliny čtyř typů: GG, MM, MG a GM. Protože se kombinace sčítaly se stejnou pravděpodobností a poslední dvě byly v podstatě stejné, ukázalo se, že polovina »vnoučat« jsou GM hybridy, čtvrtina GG a další čtvrtina MM. Mendel dospěl k závěru, že vrásčitý byl pouze hrách MM a u GM keřů faktor hladkosti (dominantní) porazil faktor vrásčitosti (recesivní). Proto byly ve druhé generaci všechny rostliny hladké, ale ve třetí generaci byly hladké jen tři čtvrtiny rostlin.
Pokusy s křížením hrachu byly prováděny již dříve: víme o pokusech Britů Andrewa Knighta, Johna Gosse, Alexandra Setona. Věděl o nich také rakouský mnich. Nejzajímavější byla práce Gosse: získal podobné výsledky jako Mendel, ale neviděl v nich žádný vzorec.
Na rozdíl od něj Mendel údaje zaznamenával a analyzoval, vypěstoval téměř 30 tisíc keříků hrachu. Spolu s přípravnou fází a závěrečnými výpočty to jemu a jeho asistentům trvalo devět let. Vzorec byl jasný: dominantní znaky byly třikrát častější než recesivní. Chyba byla tak malá, že ve dvacátém století byl Mendel podezírán z falšování výsledků. Ale nějakým způsobem se ukázalo, že hypotéza vysvětlující tyto výsledky je správná.
V roce 1865 přednesl Mendel referát v Přírodovědecké společnosti v Brně, ale jeho výsledky na kolegy neudělaly dojem, protože byly v rozporu s oblíbenou hypotézou smíšených znaků a opíraly se o matematické výpočty, které nebyly v biologii přijaty. Mendel brzy článek publikoval, ale těch několik čtenářů, kteří se k němu dostali, jej považovalo spíše za zprávu o studiu kříženců než za práci o dědičnosti.
Téhož roku 1865 Mendel založil Rakouskou meteorologickou společnost (zabýval se také studiem podzemních vod, pěstováním ovoce a zeleniny a chovem včel) a o tři roky později se stal opatem kláštera. Od té doby Mendel trávil většinu času administrativní prací a stal se zaníceným odpůrcem zdanění klášterů. Když hovořil o svých pokusech s hrachem, opakoval, že jeho čas přijde. Nebylo mu souzeno se tohoto okamžiku dočkat: v roce 1884 Mendel zemřel na zánět ledvin.
Mendelovy zásluhy byly uznány až v roce 1900, kdy tři botanici – Rakušan Erich Cermak, Němec Carl Correns a Nizozemec Hugo de Fries – postupně publikovali stejné výsledky pokusů s křížením hrachu se stejným vysvětlením. Názory na to, který z nich se s dávno známým článkem brněnského mnicha setkal jako první, se různí, ale všem třem trvalo dlouho, než dokázali, že se o pokusech svého předchůdce dozvěděli až poté, co provedli své vlastní.
Mendel byl nakonec uznán největšími vědci své doby, ale jeho závěry nebyly všeobecně přijaty. Na první pohled se zdálo, že Mendelovy zásady odporují Darwinově evoluční teorii s jejími postupnými změnami. Stoupenci Mendelovy teorie naopak věřili, že organismy se nepřizpůsobují postupně, ale prostřednictvím rychlých jednotlivých mutací, a neuznávali roli přírodního výběru ve vývoji živých organismů.
Tyto domnělé rozpory byly vyřešeny v prvních desetiletích 20. století. Nejprve Ronald Fisher ukázal, že vlastnosti jedince, jako je například lidská výška, často neurčuje jeden faktor – v té době už byl mendelovský termín nahrazen slovem »gen« -, ale několik. Každý jednotlivý gen má na znaky malý vliv, takže v závislosti na kombinaci genů se růst značně liší, na rozdíl od barvy hrášku, kterou keř získá buď od otcovské, nebo mateřské rostliny. Fisher, John Haldane a Sewall Wright pak sestavili matematické modely, které umožnily kvantifikovat podíl přírodního výběru, mutací a dalších sil na evoluci a genetické rozmanitosti. Ukázalo se, že darwinismus a mendelismus do sebe dokonale zapadají.
Oba velcí vědci se v detailech mýlili, ale v podstatě měli pravdu. Pokud mluvíme o Mendelovi, existence »faktorů« dědičnosti byla experimentálně potvrzena, když byly objeveny geny v DNA. Různé formy jednoho »faktoru« se nyní nazývají alely, jsou skutečně dominantní a recesivní a v DNA existují jejich dvě kopie: od otce a matky, protože pohlavní buňky rodičů obsahují pouze jednu alelu každého genu. Mendelovy objevy stály u zrodu moderní genetiky a spolu s Darwinovými myšlenkami dodnes slouží jako základ pro pochopení fungování života.
(cik, TASS)