In 2016 was het precies 150 jaar geleden dat Gregor Mendel, de ‘vader van de moderne genetica’, het fundament voor de erfelijkheidsleer legde. Maar zijn genetische wetten moesten eerst worden herontdekt voordat men zijn genialiteit erkende. Mendel ontdekte dat overerfbare eigenschappen van organismen niet aan verandering onderhevig zijn, maar juist constant blijven. Dat er witte en roze bloemen, gele en groene zaden zijn komt doordat genen kapotgaan. Daar is men nu, anderhalve eeuw jaar later, pas achter…

Gregor Mendel werd in 1824 geboren in Silezië, een landstreek in Zuid-West Polen. Als boerenzoon was hij op jonge leeftijd al vertrouwd met het kruisen en veredelen van fruitbomen en gewassen. Door steeds de beste planten met elkaar te laten kruisen kon de landbouwer de opbrengst aanzienlijk vergroten. Dat was boerenwijsheid. Later, toen Mendel als Augustijner monnik aan de abdij in Brünn (Tjechië) verbonden was, kwam deze kennis hem goed van pas. Tussen 1856 en 1863 kruiste hij met grote zorg duizenden erwtenplanten. Dat deed hij niet voor de lol. Wat hem bijzonder fascineerde was hoe eigenschappen van planten aan de volgende generatie werden doorgegeven. Dat was niet zo’n rare vraagstelling. Veel natuuronderzoekers wilden dat weten. Ook Mendels tijdgenoot Charles Darwin hield zich er mee bezig.

WAAROM MENDEL WERD GENEGEERD...

Waarom werden Mendels wetten genegeerd en moesten ze na zijn dood opnieuw worden ontdekt? Mendel schreef en bewees op wetenschappelijke wijze dat eigenschappen niet als verf gemengd worden, maar gekwantificeerd zijn. Hij toonde aan dat eigenschappen constant blijven en dat hun overerving wetmatig en voorspelbaar verloopt. Mendel was er zelf van overtuigd dat zijn wetten aantoonden dat soorten niet noemenswaardig konden veranderen. Dat was precies wat men in de darwinistische tijdgeest niet wilde horen. Mendel verdient daarom een plaats tussen de allergrootsten der wetenschappers.

Visionair

Mendel was zijn tijd ver vooruit. Hij was een man van het experiment en nam naar schatting meer dan 28.000 erwtenplanten en hun zaden onder de loep. Zijn bijzondere aandacht ging uit naar zeven overerfbare eigenschappen, waarvan hij de aanwezigheid in elke generatie met grote precisie optekende. Hij noteerde de lengte van de stengel en hoe de bladeren aan de stengel vastzaten. Hij beschreef de bloemkleur (wit of roze), de vorm en kleur van de peul en die van de erwten die erin zaten. Waren de erwten geribbeld of glad? Waren ze geel of groen? En in welke verhoudingen? En hoe zat dat bij hun ouders? En bij hun nakomelingen? Mendel ontdekte dat de stengels van erwtenplanten kort konden zijn (korter dan 50 centimeter) of juist heel lang (meer dan 2 meter). Maar nooit ergens daar tussenin. Ook ontdekte hij dat de kleur van de zaden óf groen was óf geel. Maar nooit groen-geel of geel-groen. Overerfbare eigenschappen middelden dus niet uit, zoals veel van zijn tijdgenoten dachten, maar ze waren gekwantificeerd. Dat wil zeggen: ze waren aanwezig als vaststaande, discrete pakketjes genetische informatie. \

Mendel ontdekte ook dat elk volwassen individu twee van zulke pakketjes bezit, die onafhankelijk van elkaar, maar in voorspelbare verhoudingen, aan het nageslacht worden doorgegeven. Stel je kruist twee planten: de ene met voorouders die alsmaar gele zaden voortbrengen en de andere met voorouders die slechts groene zaden voortbrengen. Dan is het 100% zeker dat alle nakomelingen gele zaden zullen voortbrengen. Dat is wat Mendel ontdekte. Geel is dominant over groen! Als je deze gele nakomelingen dan weer met elkaar gaat kruisen, dan vind je 25% groene en 75%
gele erwten in de volgende generatie.

Dezelfde 1:3-verhouding vond Mendel ook voor de andere eigenschappen die hij bestudeerde. In 1866 verscheen Mendels artikel Versuche über Pflanzenhybriden, waarin hij deze drie regelmatigheden beschreef, die nu bekend staan als de wetten van Mendel. Onbegrepen door zijn tijdgenoten werd Mendels werk grotendeels genegeerd. Niet in de laatste plaats omdat het aantoonde dat variatie niet oneindig en ononderbroken is, zoals de Darwinistische tijdgeest voorscheef, maar in vaststaande pakketjes en in voorspelbare verhoudingen werd overgeërfd.

WETTEN VAN MENDEL

1. Uniformiteitswet
Als twee raszuivere (homozygote) individuen met elkaar kruisen, dan zijn alle nakomelingen ook weer raszuiver.
2. Dominantiewet
De nakomelingen van de eerste generatie (F1) hebben alle dezelfde eigenschap van slechts één van de ouders.
3. Splitsingswet
De nakomelingen van de tweede generatie, die door kruising van F1-individuen ontstaan, bezitten weer dezelfde kenmerken van de ouders in de vaststaande verhouding 3:1.
4. Onafhankelijkheidswet
Verschillende eigenschappen worden op dezelfde manier onafhankelijk van elkaar overgeërfd (indien ze op verschillende chromosomen liggen).

Herontdekt

In de twintigste eeuw begon men Mendels wetten opnieuw te ontdekken. Inmiddels zijn ze een vaststaand onderdeel van de moderne biologie geworden. De discrete overerfbare pakketjes van Mendel zijn tegenwoordig te herkennen als genen, waar verschillende versies van bestaan. Zo heeft de erwtenplant dus een gen waar twee versies van zijn: de ene versie leidt tot gele erwten, de andere tot groene. Die verschillende versies heten allelen. Van veel genen is bekend dat er minstens twee allelen zijn. Door mutaties in genen kunnen er nieuwe allelen ontstaan. De meeste allelen zijn in kaart gebracht omdat ze erfelijke ziekten veroorzaken die op Mendels manier overerfbaar zijn. De Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM) is de officiële databank voor erfelijke ziekten en afwijkingen die volgens Mendels wetten overerfbaar zijn. Tot nu toe werden er meer dan 15.000 gemuteerde genen gedocumenteerd en gecatalogiseerd.

Ingebouwde buffer

Mendels wetten vind je terug bij alle organismen die zich geslachtelijk voortplanten. Ze hebben te maken met de chromosomen. Chromosomen zijn megalange DNA-moleculen, vergelijkbaar met de harde schijf van een computer, waarop de genen liggen. Het aantal chromosomen verschilt van soort tot soort, maar ze komen altijd voor in paren. Mensen hebben bijvoorbeeld 23 paar, erwten hebben er zes. Ze komen voor als paren omdat je er eentje van je moeder en eentje van je vader erft. Daardoor komen normaal gesproken ook alle genen in tweevoud voor. Bij de vorming van voortplantingscellen moet het aantal chromosomen dus worden teruggebracht, in tweeën gedeeld. Dat gebeurt tijdens de meiose (rijpingsdeling). Het resultaat is een zaadcel (bij mannen) of een eicel (bij vrouwen) met enkelvoudige informatie. Bij de bevruchting ontstaat weer een cel met het dubbele aantal (gepaarde) chromosomen. Als de vader een chromosoom aanlevert met daarop een kapot gen, dan kan dat worden gecompenseerd door het werkende gen van de moeder. Daarmee lijkt zo’n gen (eigenschap) dominant, maar in feite is er sprake van compensatie van een kapot gen! Het kapotte gen heet recessief omdat het nu niet als eigenschap tot uitdrukking komt. Zo‘n recessieve eigenschap komt pas aan het licht wanneer een individu van zowel de vader als van de moeder een gemuteerd gen erft.

Kapot gaan mag!

De variatie die Mendel waarnam is dus het gevolg van genen (biologische informatie) die voor het organisme niet essentieel zijn om te overleven. Ze mogen zelfs kapot gaan! Hierdoor ontstaan er lange en korte planten, witte en roze bloemen, gele en groene zaden. Het is een prachtig mechanisme om variëteiten voort te brengen. Voor Darwinistische evolutie, waarbij er voortdurend nieuwe genen moeten ontstaan, is dit mechanisme onbruikbaar. Het past echter prima in de visie dat alle organismen goed werden geschapen, zoals de Bijbel leert, en daarna aan verval onderhevig raakten.

GEEL DOMINEERT GROEN: HOE KAN DAT?
Mendel had gezien dat geel dominant is over groen, maar hoe dat tot stand komt was tot voor kort een raadsel. In 2007 ontdekte men het gen dat bepaalt of erwten een groene of gele kleur krijgen. Dit gen kreeg de naam stay-green (blijf-groen). Een beetje misleidend, want het betreft een gen dat er juist voor zorgt dat het groene pigment tijdens het rijpen wordt verwijderd. Hierdoor wordt de erwt geel. Waarom is er dan toch voor die naam gekozen?

Genen worden vaak vernoemd naar het effect dat optreedt als het gen gemuteerd raakt. In dit geval is er een gemuteerde versie van het stay-green gen in omloop dat niet meer in staat is het pigment te verwijderen, waardoor de erwt groen blijft. Je begrijpt dan ook meteen waarom geel dominant is over groen. De gele eigenschap van de zaden wordt door een werkend stay-green gen veroorzaakt, terwijl de groene kleur het gevolg is van een kapot gen. Het stay-green gen zorgt ervoor dat het groene pigment wordt geresorbeerd. Dat wil zeggen dat het gemuteerde (kapotte) gen deze functie niet meer kan vervullen waardoor de erwt groen blijft. Als beide ouders een kapot gen doorgeven, dan blijf het zaad groen. Krijg je van één van beide ouders een werkend gen, dan wordt het zaad geel.

Dit artikel is met toestemming overgenomen uit Weet Magazine. De volledige bronvermelding luidt: Borger, P., 2015, Eindelijk valt het kwartje. 150 jaar na dato: de vader van de genetica wordt nu pas echt begrepen, Weet 36: 34-36 (PDF).

LEUK ARTIKEL?
Bent u blij met dit artikel? Het onderhoud en de ontwikkeling van deze website vragen financiële offers. Zou u ons willen steunen met een maandelijkse bijdrage? Dat kan door ons donatieformulier in te vullen of een bijdrage over te schrijven naar NL53 INGB000 7655373 t.n.v. Logos Instituut. Logos Instituut is een ANBI-stichting en dat wil zeggen dat uw gift fiscaal aftrekbaar is.

Peter Borger

Written by en

Peter Borger is moleculair bioloog, specialist in signaaltransductienetwerken en genregulatie-systemen, tevens auteur van Terug naar de Oorsprong. Hij is één van de grensverleggende wetenschappers binnen de nieuwe biologie. Daarin staat onder meer centraal dat soortenvorming daadwerkelijk plaatsvindt, omdat het genoom daarvoor is geprogrammeerd, maar dat alle verschillende soorten niet allemaal dezelfde voorouder hebben. Ook wordt vanuit deze tak van de biologie duidelijk dat er geen genetische informatie-toename nodig is om nieuwe soorten voort te brengen. Alle informatie om nieuwe soorten te vormen was reeds aanwezig in het genoom vanaf de tijd dat de oervormen werden geschapen.