תיאוריית התורשה

משחר האנושות היה ידוע כי תכונות מסוימות של בעלי חיים עוברים בתורשה מדור לדור. די להביט בילדים של זוג הורים כדי להבחין בקלות בדמיון החיצוני המתקבל כתוצאה מהעברתן של תכונות מסוימות בתוך המשפחה. אך למרות שתוצאת התורשה ניבטת אלינו מכל עבר, המנגנון שאחראי להורשת התכונות מדור לדור היה נסתר מאז ומתמיד. במהלך המאה ה-19 החלה השאלה בדבר מהות מנגנון התורשה להתעורר מחדש בקרב משכילי אותה תקופה.

גְרֵגוֹר יוֹהַאן מֶנְדֵל (Gregor Johann Mendel)

נולד ב- 22 ביולי 1822, בכפר הקטן הייזנדורף (היום הכפר הייניצה שבצ'כיה). מנדל נולד למשפחת איכרים ענייה. מגיל צעיר התוודע לעולם החקלאות, הטבע והצמחים השונים. למרות שמשפחתו הייתה דלת אמצעים היא הצליחה מתוך הקרבה עצמית לממן את לימודיו בבית-ספר מקומי במשך מספר שנים.

בשנת 1843 הוא החל ללמוד במנזר ממסדר אוגוסטין בבְּרוּן (Brünn), בירת מורביה. כעבור ארבע שנים הוא הוסמך לכמורה. כישוריו בכמורה היו דלים והוא התגלה מוכשר יותר להוראה. בשנת 1849 הוא החל לעסוקה בהוראה, אך נכשל גם בתחום זה. בשנים 1851 עד 1854 הוא למד מתמטיקה וביולוגיה באוניברסיטה של וינה. שם הוא קנה את היסודות לעבודתו המדעית מאוחר יותר. לאחר לימודיו ניסה מנדל שוב לעסוק בהוראה, הפעם בהצלחה. למרות שלא עבר את מבחן ההסמכה להוראה הוא עסק בהוראה בשנים הבאות על תקן מורה זמני.

בשנת 1856 החל מנדל בעידודו של אב המנזר לערוך ניסויים בהכלאה בין צמחי אפונה מזנים שונים ובעלי תכונות שונות. במשך שמונה שנים ארוכות הוא האביק והכליא בין צמחים בעלי תכונות שונות. תכונות כגון גובה הצמח, גודל הפרחים צורת הפירות וכו'. מנדל ניסה להבין אילו תכונות יעברו בירושה כתכונה לדור הבא ואילו יועברו בצורה סמויה ויופיעו כתכונה גלויה בהסתברות מסוימת רק בדורות הבאים. בזכות ניסויים רבים ומעקב דקדקני לאורך דורות של צמחים שהוכלאו הצליח מנדל להגיע להגדרת חוקי תורשה שישאו מאוחר יותר את שמו.

בשנת 1865 בכנס של אגודה לחקר הטבע העביר מנדל הרצאות על הניסויים שערך בצמחי האפונה ולמסקנות אליהן הגיע. בשנת 1866 פורסמו המחקר, תוצאות התצפיות והמסקנות בחיבור מדעי.

מנדל חקר את העברתם של שבע תכונות שונות בצמחי האפונה מזן מסוים (Pisum sativum). הבחירה בצמחי האפונה נבעה מכמה סיבות שונות. לצמח זה פריחה סגורה כך שניתן בקלות יחסית למנוע האבקות שלא מתוכננות כחלק מהניסוי. לצמח זה יש אברי רבייה זכריים ונקביים באותו הצמח, כך ניתן לערוך יותר אפשרויות הכלאה בין צמחים בעלי תכונות שונות. לצמח האפונה גם תכונות קבועות וגם תכונות משתנות העוברות מדור לדור שניתן לבחון אותן. את צמח האפונה ניתן לגדל בכמויות גדולות וניתן בקלות יחסית לבצע בו הכלאות.

שבע התכונות בצמחי האפונה אותן בחר מנדל לחקור הן:

     1. גובה הצמח: נמוך או גבוה
     2. מיקום הפרח: לאורך הגבעול או בסופו
     3. צבע הפרח: סגול או לבן
     4. צורת התרמיל: מנופח או מצומצם
     5. צבע התרמיל: ירוק או צהוב
     6. צורת הזרע: עגול או מקומט
     7. צבע הזרע: ירוק או צהוב

בעזרת ניסויים שערך הוא הגיע לניסוחם של ארבעה חוקים העומדים בבסיס תורת התורשה. חוקים אלו נקראים גם חוקי מנדל ואלו הם:

     1. תכונות עוברות בתורשה מדור לדור בעזרת גורמי תורשה או בקיצור גורמים (היום הם מכונים גנים).
     2. צאצא מקבל גורם עבור כל תכונה מכל אחד מהוריו, ובסך הכול שני גורמים לכל תכונה.
     3. ייתכן וגורם לתכונה לא יבוא לידי ביטוי בצאצא, אך עדיין הוא יועבר בצורה סמויה לדורות הבאים.
     4. התכונות מועברות בתורשה באופן בלתי תלוי אחת בשנייה.

למשל, מנדל ערך את הניסוי הבא לגבי תכונת צבע הזרע של גרעין האפונה. מנדל בחר שני הורים בצורה הבאה. הורה אחד עם שני גורמים לצבע צהוב (גורם דומיננטי) והורה שני עם שני גורמים לצבע ירוק (גורם נסגני). בדור הראשון יקבל כל צאצא גורם אחד לצבע הזרע מכל הורה, לכן לכל צאצא יהיו שני גורמי צבע שונים: אחד צהוב והשני ירוק. מכיוון שגורם הצבע הצהוב הוא הדומיננטי יהיו האפונים צהובים כולם, זאת על אף שהם נושאים בקרבם גם את הגורם לצבע ירוק.

דוגמא לניסוי של מנדל בזרעי אפונה

בדור השני ביצע מנדל האבקה עצמית בצמח האפונה שכזכור יש לו אברי רבייה זכריים ונקביים. בדור השני יתכן ויופיע צמח אפונה עם זרעים ירוקים. הסיבה לכך היא החלוקה ההסתברותית השווה למעבר הגורמים. מכיוון שמתבצעת האבקה עצמית להורה בעל גורם לצבע צהוב וגורם לצבע ירוק ייתכנו ארבע אפשרויות שונות:

1. צאצא עם גורם לצבע צהוב מפרח הורה אחד וגורם לצבע צהוב מפרח הורה שני.
2. צאצא עם גורם לצבע צהוב מפרח הורה אחד וגורם לצבע ירוק מפרח הורה שני.
3. צאצא עם גורם לצבע ירוק מפרח הורה אחד וגורם לצבע צהוב מפרח הורה שני.
4. צאצא עם גורם לצבע ירוק מפרח הורה אחד וגורם לצבע ירוק מפרח הורה שני.

מנדל הגיע גם לתוצאה מספרית לפיה יחס ההופעה של תכונה דומיננטית בצאצאים על פני ההופעה של תכונה נסגנית הוא 3:1 לטובת התכונה הדומיננטית. בדוגמא שלנו יהיו שלושה צמחי אפונה עם זרעים צהובים ורק צמח אפונה אחד עם זרעים ירוקים.

בדור השלישי שוב תהיה חלוק הסתברותית שווה בין כל שני גורמים. רק שהפעם אחד ההורים נושא שני גורמים לצבע צהוב ולכן כל צאצאיו ישאו שני גורמים לצבע צהוב כל אחד, ואחד ההורים נושא שני גורמים לצבע ירוק ולכן כל צאצאיו ישאו שני גורמים לצבע ירוק ולכן כולם יהיו בעלי זרעים ירוקים.

הרצאותיו בכנס כמו גם פרסום החיבור נחלו למנדל אכזבה קשה. התוצאות המרעישות אליהן הגיע לא עוררו עניין בקרב שומעיו. יתכן ואישיותו הביישנית גרמה לכך שעבודתו ותוצאותיה יועברו לקהל בלי דגש מספיק על חשיבותם ומהפכנותם. עובדה נוספת שייתכן והקשתה על קבלת עבודתו של מנדל היא השימוש שעשה בתורת ההסתברות ככלי לניתוח תוצאות הניסויים. שימוש במתמטיקה בכלל ובתורת ההסתברות בפרט בתחום מחקר מדעי הטבע לא היה מקובל באותה תקופה.

רצה הגורל ובשנת 1859 פורסם חיבורו המפורסם של

צָ'ארְלְס דָארְווִין (Charles Darwin)

"מוצא המינים". עבודתו של מנדל הסיקה מסקנות שלכאורה עומדות בניגוד לתיאורית האבולוציה שדארווין פיתח. דארווין טען כי תכונות מסוימות ואו שינויים אקראיים באותן תכונות יעברו בבעלי-החיים מדור לדור רק אם הן מקנות יתרון כלשהו להישרדותם של בעלי החיים בתנאי הסביבה המשתנים. לעומתו טען מנדל כי תכונות עוברות בתורשה מדור לדור באופן סטטיסטי וללא תלות ביתרון כלשהו של תכונה אחת על האחרת. קבלתה של תורת האבולוציה של דארווין באותה תקופה בהתלהבות רבה על ידי אנשי הטבע של אותה תקופה גרמה גם היא במידה מסוימת לדחיקת תורת התורשה של מנדל.

מנדל ניסה לעניין בחיבור המדעי על צמחי האפונה את בוטנאי אותה תקופה. אחד הבוטנאים הידועים של אירופה באותה תקופה היה

קַארְל וִילְהֶלְם פוֹן נַאגֶלִי (Carl Wilhelm Von Nägeli)

. אך נאגלי לא התעמק יותר מידי בעבודתו המקיפה ורבת השנים של מנדל. הוא טען כי העבודה שעשה לא מספיק מושלמת (מנדל בדק "רק" כ- 28,000 צמחים שונים) והציע למנדל לבצע ניסויים נוספים, הפעם בצמח הקיטה (hawkweed).

הייתה זו עצת אחיטופל. בצמח הקיטה, כך ייודע מאוחר יותר, הריבוי הוא א-מיני. בצמח הקיטה עוברים התכונות מדור לדור רק מהצמח הנקבי ולא מהזכרי. כך שמסקנות לגבי חוקי התורשה בהתבסס על צמח זה נדונו לכישלון. מנדל ניסה לשווא להגיע למסקנות אותן הכיר מצמחי האפונה בעזרת ניסויים בצמח הקיטה. מאוכזב מתוצאות אלו ומחוסר ההכרה לעבודתו הקודמת החל מנדל לזנוח את עבודת המחקר שלו.

בשנת 1868 הוא מונה פה אחד כראש המנזר. למרות שהייתה זו הכרת כבוד מצד חבריו לא היה במינוי זה תועלת לעבודתו המדעית. מנדל היה שקוע רוב זמנו בניהול המנזר ולא התפנה יותר לעסוק בניסויים בוטניים כלשהם.

רק כ- 34 שנים לאחר פרסום מחקרו ברבים ושנים רבות לאחר מותו התגלתה עבודתו מחדש והיא זכתה לכבוד הראוי לה. בשנת 1900, שלושה מדענים שונים באירופה גילו מחדש בו-זמנית את עבודתו של מנדל והכירו בחשיבותה ותרומתה למדע.

הוא נפטר ב-6 לינואר 1884.

מנדל, מהיותו כומר, מעולם לא התחתן ולא השאיר אחריו ילדים. אך אירוני הוא שאבי תורת התורשה לא הוריש אחריו את תכונותיו שלו עצמו.





[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]