Hlava houslisty

Na přelomu devatenáctého století žil jeden z nejuznávanějších houslistů všech dob: Niccolò Paganini. Byl na svůj nástroj tak nadaný, že se začaly šířit pověsti, podle nichž prodal svou duši ďáblu výměnou za svůj neobyčejný talent. Ještě desítky let po jeho smrti dokonce církev v jeho rodném městě odmítala jeho tělo pohřbít právě kvůli těmto obviněním.

Dnes se však zdá, že Paganiniho dovednosti mu byly dány zcela jinou silou: jeho DNA. Je téměř jisté, že trpěl genetickou poruchou, která činila jeho prsty neuvěřitelně ohebnými: dokázal ohnout malíček do strany tak, že svíral s dlaní pravý úhel – něco, co je pro většinu lidí nemožné. Právě tato obratnost mu umožnila hrát na housle s tak výjimečnou zručností a přesností.

Jaké další příběhy nám může DNA vyprávět? Odjakživa byla nedílnou součástí vývoje života na Zemi a ovlivňovala cestu, kterou jsme jako lidé urazili od jednobuněčných mikroorganismů až k dnešním složitým, inteligentním bytostem. V následujících kapitolách se dozvíte, jak tisíce ovocných mušek bzučících v lahvích s mlékem pomohly odhalit tajemství genetiky, proč naše nejhlubší kořeny pravděpodobně sahají k jednomu nepovedenému pokusu dvou mikroorganismů navzájem se zabít, a jak se jeden podnikavý sovětský vědec málem pokusil zkřížit člověka se šimpanzem.

V Tübingenu v Německu pracoval v 60. letech 19. století švýcarský biolog Friedrich Miescher na studiu bílých krvinek na popud svého mentora Felixe Hoppe-Seylera. Při analýze bílých krvinek získaných z hnisu na nemocničních obvazech Miescher objevil zcela nový typ látky: deoxyribonukleovou kyselinu, dnes známou jako DNA.

Bohužel pro Mieschera si tehdy nikdo neuvědomoval význam tohoto objevu. Dokonce ani Hoppe-Seyler ho nebral vážně a jen posměšně poznamenal, že Miescher „zlepšil naše chápání hnisu“.

Mezitím, necelých 400 mil od Miescherovy laboratoře, se mnich jménem Gregor Mendel věnoval zemědělským experimentům s cílem zvýšit výnosy plodin. Zkoumal dědičnost znaků u obyčejného hrachu, protože tato rostlina měla řadu vlastností v jakémsi binárním uspořádání: například produkovala buď žlutá, nebo zelená semena, měla buď dlouhé, nebo krátké stonky – nic mezi tím. To experimentování značně zjednodušovalo.

Ve svých pokusech Mendel nejprve zjistil, že když zkříží rostliny s opačnými znaky, řekněme se žlutými a zelenými semeny, výsledkem nikdy není směs obou. To samo o sobě bylo významné, protože vědci do té doby předpokládali, že se znaky „smíchají“ do jakéhosi žlutozeleného hrášku. Navíc Mendel odhalil, že některé znaky jsou dominantní, zatímco jiné recesivní. V případě barvy semen byla dominantní žlutá: když tedy zkřížil čistokrevné žlutosemenné rostliny s čistokrevnými zelenosemennými, byli potomci v první generaci všichni žlutí.

Ve druhé generaci však Mendel zjistil, že jedna ze čtyř rostlin má opět zelená semena. Zdálo se tedy, že recesivní „zelený“ faktor se skrývá v pozadí, i když není viditelný. Nakonec Mendel také zjistil, že jednotlivé znaky jsou na sobě nezávislé: jedna rostlina mohla mít dominantní znak žlutých semen a zároveň recesivní znak krátkého stonku.

Ačkoli nepoužil termín „gen“, v podstatě právě to Mendel objevil: diskrétní, oddělené faktory, které ovládají jednotlivé znaky. Zklamáním bylo, že vědecká komunita jeho doby význam těchto zjištění neuznala.

Význam objevů Mendela a Mieschera začal vycházet najevo kolem přelomu dvacátého století. První náznaky se objevily, když vědci zjistili, že buněčné struktury nazývané chromozomy zřejmě hrají roli v dědičnosti: rodiče předávají své chromozomy svým dětem v podstatě neporušené. Ukázalo se navíc, že chromozomy jsou tvořeny DNA.

Další chybějící dílky skládačky se objevily, když nizozemský botanik Hugo de Vries nalezl u svých prvosenek náhlé změny – mutace – a začal spekulovat, že právě takto vznikají nové druhy. Podle něj procházejí druhy vzácnými, ale intenzivními obdobími mutací, kdy vznikají jedinci s velmi odlišnými vlastnostmi, z nichž se nakonec stanou nové druhy. Tato teorie měla zpochybnit Darwinovu teorii evoluce, která tehdy nedokázala uspokojivě vysvětlit, jak přesně nové druhy vznikají.

Americký biolog Thomas Hunt Morgan se o de Vriesových mutacích dozvěděl a začal experimentovat s mutacemi u octomilek. Po měsících pěstování tisíců mušek v lahvích s mlékem Morgan a jeho tým konečně našli mutace – a nejzajímavější z nich byl sameček s bílýma očima místo obvyklých červených.

Když Morgan zkřížil tohoto samce s bílýma očima se samicemi s červenýma očima, získal v první generaci pouze potomky s červenýma očima. Ve druhé generaci se však opět objevily mušky s bílýma očima v Mendelově poměru jedna ku třem. To dodalo Mendelově práci značnou váhu.

Morgan navíc zjistil, že všechny mušky s bílýma očima jsou samci. Z toho vyplynulo, že geny skutečně sídlí v chromozomech, protože gen pro bílé oči zjevně ležel na chromozomu, který měli pouze samci.

Nakonec byl Morgan schopen vysvětlit, jak mutace zapadají do Darwinovy teorie. Geny určují vlastnosti organismů a mutace v těchto genech vedou k drobným změnám vlastností, například rychlosti nebo výšky. Na rozdíl od de Vriesovy představy nejde o velké skoky, které by okamžitě vytvářely nové druhy, ale o malé, jemné změny. Podle Darwinovy myšlenky přirozeného výběru pak jedinci s prospěšnými mutacemi lépe přežívají a rozmnožují se, což v dlouhodobém horizontu vede ke vzniku nových druhů.