Kdo vymyslel dědičnost? Původ genetiky a první objevy o dědění vlastností

Nejste si jisti, proč máte modré oči jako vaše babička nebo proč se v rodině vyskytuje sklon k vysokému krevnímu tlaku? Odpověď leží v dědičnosti - mechanismu, který přenáší informace z rodičů na potomky. Ale kdo vlastně poprvé pochopil, že vlastnosti se dědí? Nebylo to náhodou, ani teorie založená na domněnkách. Byl to muž, který v 19. století pozoroval hrách na svém klášterním záhoně a změnil vědu navždy.

Gregor Mendel a hráchový pokus

Gregor Mendel, český mnich a přírodovědec, se narodil v roce 1822 v Heinzendorfu, dnes pod Hranicemi v Moravě. V klášteře v Brně, kde studoval a později působil jako abbat, se věnoval botanice a matematice. V letech 1856 až 1863 prováděl systematické pokusy s 28 tisíci hráchovými rostlinami. Nezkoumal je proto, aby vypěstoval lepší odrůdy - zkoumal je proto, aby pochopil, jak se vlastnosti předávají.

Mendel si vybral sedm výrazných vlastností: barvu semen (žlutá nebo zelená), tvar semen (hladký nebo vrásčitý), barvu květů (fialová nebo bílá), délku stonku, polohu květů, tvar lusků a jejich barvu. Místo aby se spoléhal na pozorování, použil matematiku. Zaznamenával, kolik rostlin mělo určitou vlastnost, a jak se tyto vlastnosti chovaly v následujících generacích.

Co objevil? Že některé vlastnosti jsou dědičné a předávají se v konkrétních poměrech. Když křížil rostliny s žlutými a zelenými semeny, všechny potomky měly žlutá semena. Ale když tyto potomky křížil mezi sebou, tři čtvrtiny měly žlutá semena, jedna čtvrtina zelená. To nebylo náhodné. To byl vzorec.

První zákony dědičnosti

Mendel zformuloval tři zákony, které dnes každý student biologie učí:

1. Zákon jednotnosti - Každá rostlina má dva faktory (dnes říkáme geny) pro každou vlastnost, jeden od matky, jeden od otce. Při vytváření gamet (semenných buněk) se tyto faktory oddělí - každá gameta dostane jen jeden.
2. Zákon nezávislého rozdělení - Vlastnosti se dědí nezávisle na sobě. Barva semen se nemusí projevit spolu s tvarem semen - mohou se kombinovat libovolně.
3. Zákon dominace - Některé faktory jsou dominantní, jiné recesivní. Žlutá barva semen byla dominantní, zelená recesivní. Pokud má rostlina jeden dominantní a jeden recesivní faktor, projeví se jen dominantní.

Tyto zákony nebyly přijaty. Mendel je publikoval v roce 1866 v časopise Proceedings of the Natural History Society of Brünn. Nikdo je nečetl. Nebyly chápány. Biologové tehdy věřili, že vlastnosti se „smísí“ jako barvy - jako když smícháte červenou a modrou barvu a dostanete fialovou. Mendel ukázal, že to není pravda. Vlastnosti se nezmizí - jen se skrývají.

Co se stalo s Mendelovými objevy?

Mendel zemřel v roce 1884, téměř neznámý. Jeho práce ležela na polici v knihovně. Až třicet let poté, v roce 1900, tři vědci - Hugo de Vries z Nizozemska, Carl Correns z Německa a Erich von Tschermak z Rakouska - nezávisle na sobě při opakování podobných pokusů objevili stejné zákony. Když se podívali do literatury, našli Mendelovu práci. Všechny tři uvedli, že „před nimi to už někdo objevil“.

Tak byla genetika založena. Mendel se stal otcem genetiky. Jeho „faktory“ se později nazývaly geny, jeho „dominantní a recesivní vlastnosti“ se staly základem pochopení chromozomů a DNA. Dnes víme, že geny jsou úseky DNA, které obsahují pokyny pro výrobu bílkovin. Ale Mendel to nevěděl. On viděl pouze vzorce v hrášku - a z nich odvodil pravidla, která platí dodnes.

Proč je Mendel důležitý i dnes?

Představte si, že se váš lékař ptá: „Máte v rodině někdo cukrovku?“ Nebo: „Je někdo z vašich příbuzných trpěl nějakým dědičným onemocněním?“ Tyto otázky mají smysl jen proto, že Mendel ukázal, že nemoci i vlastnosti mohou být dědičné. Bez jeho objevu bychom neznali:

• Proč se v rodině objevuje hemofilie nebo cystická fibróza
• Proč někteří lidé mají větší riziko rakoviny prsu kvůli mutacím v genech BRCA1 a BRCA2
• Proč někdo má modré oči, i když oba rodiče mají hnědé

Dnes se genetické testy používají k diagnostice dědičných nemocí, k výběru vhodné léčby (personalizovaná medicína), nebo k určení rizika při plánování těhotenství. Všechno to je postaveno na základech, které Mendel položil na záhonu v klášteře v Brně.

Je dědičnost jen o genech?

Ne. Dědičnost není jen o tom, co je zapsáno v DNA. V posledních desetiletích se objevila epigenetika - oblast, která zkoumá, jak životní styl, strava, stres nebo environmentální faktory ovlivňují, jak se geny „vypínají“ nebo „zapínají“. Například: pokud máte dědičný sklon k obezitě, ale jíte zdravě a pohybujete se, můžete předejít onemocnění. Geny vám dají potenciál, ale životní styl rozhoduje o tom, jak se ten potenciál projeví.

Mendel nevěděl o epigenetice. Ale jeho zákony stále platí. Geny se předávají podle jeho pravidel. Jen teď víme, že kromě toho existuje ještě další vrstva ovlivnění - a to je to, co dělá genetiku dnes tak fascinující.

Co se děje v Česku dnes?

Brno, kde Mendel pracoval, je dnes jedním z významných center genetického výzkumu v Evropě. Výzkumné instituty jako Genetický ústav Akademie věd ČR nebo Univerzita Masarykova pokračují v jeho dědictví. Zde se zkoumají dědičné nemoci u české populace, vytvářejí se genetické databáze, a děti s dědičnými poruchami dostávají přesnější diagnózy.

Ve školách se Mendelova práce učí jako základ biologie. V Brně je mu věnována Mendelovo muzeum - místnost, kde se nachází jeho původní pokusné záhony, záznamy a přístroje. Tisíce studentů každý rok navštěvují místo, kde se změnilo pochopení života.

Je dědičnost jen o fyzických vlastnostech?

Není. Dědičnost ovlivňuje i riziko duševních poruch, jako je schizofrenie nebo bipolární porucha. Výzkumy ukazují, že některé geny zvyšují pravděpodobnost výskytu těchto stavů, ale nikdy je nezaručují. Stejně jako u obezity - geny vám dají nástrahu, ale vaše volby rozhodují o výsledku.

Ještě před 100 lety lidé věřili, že inteligence nebo návyky se dědí jako barva očí. To je chybné. Dědičnost neříká, kdo jste - říká, co máte za potenciál. A ten potenciál můžete využít, nebo zahodit.

Co bylo před Mendelem?

Před Mendelem se o dědičnosti spekulovalo. Starověcí Řekové mysleli, že krev rodičů se „smíchá“ a vytvoří krev dítěte. V 18. století se věřilo, že všechny vlastnosti jsou uloženy v spermii (teorie preformace). Někteří vědci dokonce tvrdili, že v každé spermii je malý člověčík, který se jen zvětšuje.

Mendel to všechno překonal. Nevyužil spekulací - použil experiment, matematiku a opakování. To byl jeho skutečný přínos. Neobjevil geny - objevil pravidla, jak se vlastnosti přenášejí. A to je to, co dnes stále používáme.