לא בדיוק צ’אק נוריס: על גרגור מנדל וחוקי הגנטיקה

בשנת 1901 הגיעו ששלושה מדענים, בנפרד האחד מהשני, לתובנות מהפכניות לגבי מנגנון התורשה- תובנות שהפכו את תפיסת עולמם של הביולוגים. כשדיווחו אותם המדענים על ממצאיהם, הם גילו שמישהו הקדים את שלושתם. לא בשבוע, לא בחודש או אפילו בשנה, אלא בחמישים שנים תמימות. האיש הזה היה גרגור מנדל.

גרגור מנדל נולד בשנת 1822 באוסטריה. הוא היה אינטליגנטי, שקדן ורציני- אבל הייתה לו בעיה אחת קטנה: הוא לא ידע להתמודד עם לחצים. בכל פעם שגרגור הצעיר ניצב בפני אירוע מלחיץ, הוא היה מתמוטט. ולא סתם התמוטטות: התפרקות מוחלטת. בבית הספר התיכון גרמו לו המבחנים לחולשה וכאבי ראש כה עזים, עד שהיה מוכרח להפסיק את הלימודים למספר חודשים ולנוח באזור מבודד. כשהגיע לאוניברסיטה ועמד מול בחינות הסיום, הוא שוב התמוטט. מנדל נאלץ לחזור על שנת לימודים שלמה, הגיע בשנית למבחני הסיום- ושוב פעם התמוטט!

ביוגרפים מודרניים משערים שההתמוטטויות של מנדל היו למעשה התקפים אפילפטיים קשים שנגרמו בשל הלחצים. תהיה הסיבה אשר תהיה, התגובה הקיצונית שלו ללחץ השפיעה על כל מהלך חייו. מנדל החליט, בלית ברירה, לשנות כיוון ולהפוך לכומר. סביר להניח שהוא היה אדם דתי במידה זו או אחרת, אבל כנראה שהשיקול המשמעותי בבחירה זו היה השקט והשלווה של המנזר.

אבל  נראה שאפילו החיים המשמימים במנזר היו יותר מדי תוססים וסוערים עבורו. מספר ימים לאחר שנכנס למנזר הוא שוב התמוטט, ואב המנזר כתב עליו:

“מנדל אינו מתאים להפוך לנזיר. הוא אינו מסוגל לראות סבל ומחלה. בתגובה למה שעמד בפניו התמוטט בצורה מסוכנת ונאלצתי לשחררו מכל חובותיו במנזר.”

אב המנזר, שהבין שהנזיר החדש הוא לא בדיוק צ’אק נוריס, החליט לשלוח את מנדל ללמד מתמטיקה ולטינית בעיירה קטנה. לצורך העניין מנדל היה צריך לעבור בחינת הסמכה. הוא ניגש למבחן ו…כמה מפתיע, התמוטט. ניגש למועד הקיץ, והתמוטט שוב. אחרי שנה חזר להיבחן פעם נוספת…והתמוטט. חלפו חמש שנים. גרגור ניגש לאותו המבחן. והתמוטט. הוא חזר למנזר מאוכזב ושבור.

מנדל השתקע במנזר והחל מבצע מחקרים ביולוגיים באופן עצמאי, בסביבה תומכת וללא כל לחץ חיצוני. מנדל שתל 22 זנים של אפונים, צמח רגוע במיוחד כידוע, הכליא ביניהם ועקב אחר שבע תכונות שלהם כגון אורך התרמיל, מידת החיספוס שלו וכדומה.

הניסויים העצמאיים שביצע חשפו תוצאות מסקרנות. כשגרגור הכליא אפונה מחוספסת עם אפונה חלקה, למשל, כל הצאצאים של הדור הבא היו חלקים. הוא הכליא את האפונים החלקים זה עם זה, אבל בדור הבא- הדור השלישי של הניסוי- לא כל האפונים היו חלקים. פה ושם הופיעו אפונים מחוספסים. מנדל הקפדן ניהל רישום מדויק של תכונות האפונים וגילה שהאפונים המחוספסים אינם מופיעים באקראי, אלא תמיד ביחס של שלוש לאחד. זאת אומרת, בדור השלישי יהיו תמיד פי שלושה יותר אפונים חלקים מאשר מחוספסים.

מנדל אולי לא ידע זאת, אבל הוא לא היה הראשון שניתקל בתופעה הזו. שלושים שנה קודם לכן ביצע חוקר בשם תומאס אנדרו נייט הכלאות בין אפונים אפורים ולבנים. בדור השני התקבלו אפונים אפורים בלבד, ובדור השלישי אפונים אפורים וגם לבנים ביחס של שלוש לאחד. נייט הבין שהצבע האפור דומיננטי על הצבע הלבן אצל האפונים, אבל לא הצליח למצוא הסבר לכך.

אפילו צ’ארלס דארווין עסק בהכלאה של צמחים. הוא הכליא צמחים בעלי פריחה סימטרית עם פריחה אסימטרית, וגם אצלו קיבל בדור השלישי פרח אחד סימטרי על כל שלושה פרחים אסימטריים. אבל למה?

לגרגור מנדל הייתה תשובה. הוא הניח שכל תכונה מיוצגת בצמח על ידי שני גנים. לא הייתה לו שום דרך לדעת מהם אותם הגנים ואיך הם נראים בפועל בתא- אבל זה לא ממש משנה. זהו פתרון שמבוסס על מתמטיקה, או יותר נכון על סטטיסטיקה- ולא על ביולוגיה.

נניח שבדור הראשון של האפונים הורה אחד מכיל שני גנים ושניהם נותנים את אותה ההוראה: תהיה חלק. ההורה השני מכיל שני גנים וגם הם נותנים הוראה זהה: תהיה מחוספס. כל הורה תורם גן אחד בלבד לצאצא. מכאן שלכל אפונה בדור השני ישנם שני גנים שונים: אחד שקובע שיהיה לה מרקם מחוספס, ואחד שקובע שיהיה לה מרקם חלק.

עכשיו האפונה בבעיה. ההורים שלה הורישו שני גנים שנותנים לה הוראות מנוגדות, אבל היא לא יכולה להיות ‘חצי מחוספסת’. היא חייבת לבחור את מי היא אוהבת יותר, את אבא או את אמא…מנדל קבע שאחד מהגנים תמיד יהיה גן דומיננטי על פני השני ויקבע איך תתבטא התכונה בפועל. במקרה הזה, הגן שקובע שהמרקם הוא חלק הוא הדומיננטי ולכן כל הצאצאים יהיו תמיד חלקים.

אבל הגן החלש יותר, שמנדל כינה אותו ‘רצסיבי’, אינו נעלם. הוא עדיין קיים בצמח למרות שהוא אינו בא לידי ביטוי. בדור הבא מנדל זיווג שני הורים מהדור השני, שלכל אחד מהם ישנו גן אחד חלק וגן אחד מחוספס. כאן זה כבר עניין של מזל וסטטיסטיקה. מבין כל ארבעה צאצאים בממוצע, שלושה יקבלו לפחות גן חלק אחד- ואז הם יהיו חלקים, כי הוא הדומיננטי. אבל כל צאצא רביעי, פחות או יותר, יקבל שני גנים זהים, ושניהם יהיו מחוספסים. בהיעדר גן דומיננטי, הגנים הרצסיבים לוקחים פיקוד והאפונה תהיה מחוספסת. הפתרון הזה מסביר בצורה כמעט מושלמת את תוצאות הניסוי, ועכשיו כל מה שהמדענים צריכים לעשות הוא לצאת ולחפש בתא מנגנון שנראה כמו זוגות של גנים. זו הייתה פריצת דרך דרמטית בחקר התורשה. האדמה הייתה צריכה לרעוד. חוקרים בחלוקים לבנים היו אמורים עתה להסתער על המיקרוסקופים שלהם.

אבל גרגור מנדל היה נזיר ביישן ממנזר שקט, ולא פרופסור מכובד מאוניברסיטה יוקרתית. הוא פרסם את מחקריו בביטאון נידח של אגודה מדעית מקומית שולית, ואף אחד בקהילה העולמית לא התייחס אליהם. מנדל שלח ארבעים עותקים מהמאמר לבוטנאים ידועים ורק אחד מהם, קארל נגלי, השיב לו. לרוע המזל, הוא הפנה את מנדל אל הכיוון הלא-נכון. נגלי הציע לו לשחזר את ניסוייו על צמח הקיטה, ממשפחת החמניות. מנדל ביצע את הניסוי שוב, אבל לא הצליח לשחזר אותו: התוצאות שהפיק צמח הקיטה היו שונות לחלוטין מאילו של האפונה! בדיעבד התברר שצמח הקיטה מתרבה ברביה א-מינית, זאת אומרת- הצאצאים הם העתקים מושלמים של האם, ואין כאן מנגנון של ערבוב גנטי כפי שמתרחש ברבייה מינית.

מנדל ניסה ליישם את התיאוריה שהגה גם על בעלי חיים. גם כאן לא שיחק לו המזל: הוא בחר לעשות את הניסויים על דבורים, אבל בחר בזן שהיה אלים בצורה חריגה ועקץ את הנזירים ללא הרף. מנדל נאלץ להשמיד את הדבורים ולהפסיק את הניסוי. הוא נטש את המדע לגמרי והתמקד בענייני המנזר. בגיל 46 נבחר להיות אב המנזר וב-1884 הלך לעולמו בגיל 62. מחקריו נותרו עלומים במשך שנים ארוכות, וגם כשנתגלו מחדש לבסוף עדיין נדרשו למדענים עשרות שנים נוספות עד שהבינו מהם, למעשה, אותם ‘גנים’ ואיפה הם נמצאים בתוך התא החי.

[רן לוי הוא סופר מדע ומגיש את הפודקאסט ‘עושים היסטוריה!’, על מדע, טכנולוגיה והיסטוריה. www.ranlevi.co.il]