גרגור מנדל
גרגור יוהאן מנדל (בגרמנית: [ˈmɛndl̩]; בצ'כית: Řehoř Jan Mendel; 20 ביולי 1822 – 6 בינואר 1884) היה ביולוג, מטאורולוג, מתמטיקאי, נזיר אוגוסטיני ואב מנזר סנט תומאס בברנו (Brünn), מרקיזות מוראביה. מנדל נולד למשפחה דוברת גרמנית בחלק השלזי של האימפריה האוסטרית (כיום צ'כיה) וזכה להכרה לאחר מותו כמייסד המדע המודרני של הגנטיקה. אף שחקלאים ידעו במשך אלפי שנים שהכלאה של בעלי חיים וצמחים יכולה להעדיף תכונות רצויות מסוימות, ניסויי צמח האפונה של מנדל שנערכו בין 1856 ל-1863 ביססו רבים מחוקי התורשה, המכונים כיום חוקי התורשה המנדלית.
מנדל עבד עם שבעה מאפיינים של צמחי אפונה: גובה הצמח, צורת וצבע התרמיל, צורת וצבע הזרע, ומיקום וצבע הפרח. כשהוא לוקח את צבע הזרע כדוגמה, מנדל הראה שכאשר אפונה צהובה טהורה ואפונה ירוקה טהורה מוכלאות, צאצאיהן תמיד הפיקו זרעים צהובים. עם זאת, בדור הבא, האפונה הירוקה הופיעה מחדש ביחס של 1 ירוק ל-3 צהובים. כדי להסביר תופעה זו, טבע מנדל את המונחים "רצסיבי" ו"דומיננטי" בהתייחס לתכונות מסוימות. בדוגמה הקודמת, התכונה הירוקה, שנראית כאילו נעלמה בדור הצאצאים הראשון, היא רצסיבית, והצהובה היא דומיננטית. הוא פרסם את עבודתו ב-1866, והדגים את פעולתם של "גורמים" בלתי נראים – הנקראים כיום גנים – בקביעה צפויה של תכונות האורגניזם. הגנים עצמם התגלו רק בתהליך ארוך שהסתיים ב-2025 כאשר שלושת הגנים האחרונים מתוך שבעת הגנים של מנדל זוהו בגנום האפונה.
המשמעות העמוקה של עבודתו של מנדל לא הוכרה עד תחילת המאה ה-20 (יותר משלושה עשורים לאחר מכן) עם גילוי מחדש של חוקיו. אריך פון צ'רמק, הוגו דה פריס וקארל קורנס אימתו באופן עצמאי כמה מממצאי הניסויים של מנדל בשנת 1900, ובכך פתחו את העידן המודרני של הגנטיקה.
חיים מוקדמים וחינוך
מנדל נולד למשפחה דוברת גרמנית בהיינצנדורף ביי אודראו, בשלזיה, האימפריה האוסטרית (כיום הינצ'יצה בצ'כיה). הוא היה בנם של אנטון ורוזינה (שוורטליך) מנדל והיו לו אחות אחת גדולה, ורוניקה, ואחות אחת צעירה, תרזיה. הם חיו ועבדו בחווה שהייתה בבעלות משפחת מנדל במשך 130 שנה לפחות (הבית שבו נולד מנדל הוא כיום מוזיאון המוקדש למנדל). במהלך ילדותו עבד מנדל כגנן ולמד דבוראות. כצעיר, הוא למד בגימנסיה בטרופאו (בצ'כית: אופבה). עקב מחלה, נאלץ לקחת חופשה של ארבעה חודשים במהלך לימודיו בגימנסיה. בין 1840 ל-1843 למד פילוסופיה מעשית ותיאורטית ופיזיקה במכון הפילוסופי של אוניברסיטת אולומוץ (בגרמנית: אולמוץ), תוך שהוא לוקח שנה נוספת של חופשה בגלל מחלה. הוא גם נאבק כלכלית כדי לשלם עבור לימודיו, ותרזיה נתנה לו את הנדוניה שלה. מאוחר יותר, הוא עזר לפרנס את שלושת בניה, שניים מהם הפכו לרופאים.
הוא הפך לנזיר בין היתר משום שזה אפשר לו לקבל השכלה מבלי לשלם עליה בעצמו. כבן של חקלאי נאבק, החיים הנזיריים, במילותיו שלו, חסכו ממנו את "החרדה המתמדת לגבי אמצעי מחיה". הוא נולד בשם יוהאן מנדל, וקיבל את השם "גרגור" (Řehoř בצ'כית) כשנכנס למסדר אוגוסטינוס הקדוש.
קריירה אקדמית
כשנכנס מנדל לפקולטה לפילוסופיה, המחלקה להיסטוריה של הטבע וחקלאות נוהלה על ידי יוהאן קארל נסטלר, שערך מחקר נרחב על תכונות תורשתיות של צמחים ובעלי חיים, במיוחד כבשים. בהמלצת מורהו לפיזיקה פרידריך פרנץ, נכנס מנדל למנזר האוגוסטיני סנט תומאס בברנו והחל את הכשרתו ככומר קתולי. מנדל עבד כמורה מחליף בתיכון. בשנת 1850 נכשל בחלק בעל פה של בחינותיו, האחרון מבין שלושה חלקים, כדי להפוך למורה מוסמך בתיכון. בשנת 1851 נשלח לאוניברסיטת וינה ללמוד בחסותו של אב המנזר סיריל פרנטישק נאפ כדי שיוכל לקבל השכלה פורמלית יותר. בווינה, הפרופסור שלו לפיזיקה היה כריסטיאן דופלר. מנדל חזר למנזר שלו ב-1853 כמורה, בעיקר לפיזיקה. בשנת 1854 פגש את אלכסנדר זאוודצקי, שעודד את מחקרו בברנו. בשנת 1856 ניגש לבחינה כדי להפוך למורה מוסמך ושוב נכשל בחלק בעל פה. בקיץ 1862 הצטרף לסיור מאורגן לפריז ולונדון, שם ביקר בתערוכה הבינלאומית ובאתרים מדעיים מרכזיים, טיול שאולי השפיע על השלב הסופי של מחקר ההכלאה שלו. בשנת 1867 ירש את נאפ כאב המנזר.
לאחר שהועלה לדרגת אב מנזר ב-1868, עבודתו המדעית הסתיימה ברובה, שכן מנדל הפך עמוס באחריות מנהלית, במיוחד בסכסוך עם הממשל האזרחי על ניסיונו להטיל מיסים מיוחדים על מוסדות דתיים. מנדל מת ב-6 בינואר 1884, בגיל 61, בברנו, מדלקת כליות כרונית. המלחין הצ'כי לאוש יאנאצ'ק ניגן בעוגב בהלווייתו. לאחר מותו, אב המנזר הבא שרף את כל המסמכים באוסף של מנדל, כדי לסמן סוף לסכסוכים על המיסוי. הוצאת גופתו של מנדל מהקבר ב-2021 סיפקה כמה פרטים פיזיונומיים כמו גובה גוף (168 ס"מ). הגנום שלו נותח, וחשף שמנדל היה בעל נטייה לבעיות לב.
תרומות
### ניסויים בהכלאת צמחים
מנדל, הידוע כ"אבי הגנטיקה המודרנית", בחר לחקור וריאציות בצמחים בגינה הניסיונית של המנזר שלו בשטח של 2 הקטאר (4.9 דונם). מנדל נעזר בתכנון הניסיוני שלו על ידי אלכסנדר זאוודצקי בעוד הממונה עליו, אב המנזר נאפ, כתב כדי להניא אותו מכך, באומרו שהבישוף צחק כשעודכן על הגנאלוגיות המפורטות של האפונה.
לאחר ניסויים ראשוניים עם צמחי אפונה, החליט מנדל לחקור שבע תכונות שנראו כיורשות באופן בלתי תלוי מתכונות אחרות: צורת זרע, צבע פרח, גוון קליפת זרע, צורת תרמיל, צבע תרמיל לא בשל, מיקום פרח וגובה צמח. הוא התמקד תחילה בצורת הזרע, שהייתה זוויתית או עגולה. בין 1856 ל-1863 טיפח ובדק מנדל כ-28,000 צמחים, שרובם היו צמחי אפונה (Pisum sativum). מחקר זה הראה שכאשר הכליאו זנים שונים בעלי תכונות טהורות זה עם זה (למשל, צמחים גבוהים שהופרו על ידי צמחים נמוכים), בדור השני, לאחד מכל ארבעה צמחי אפונה היו תכונות רצסיביות טהורות, שניים מתוך ארבעה היו בני כלאיים, ואחד מתוך ארבעה היה דומיננטי טהור. ניסוייו הובילו אותו לבצע שתי הכללות, חוק ההפרדה וחוק ההתפלגות העצמאית, שנודעו מאוחר יותר כחוקי התורשה של מנדל.
קבלת פנים ראשונית לעבודתו של מנדל
מנדל הציג את מאמרו, Versuche über Pflanzenhybriden ("ניסויים בהכלאת צמחים"), בשתי פגישות של החברה להיסטוריה של הטבע בברנו שבמוראביה ב-8 בפברואר וב-8 במרץ 1865. הוא יצר כמה דיווחים חיוביים בעיתונים מקומיים, אך התעלמו ממנו על ידי הקהילה המדעית. כאשר פורסם מאמרו של מנדל ב-1866 ב-Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, הוא נתפס בעיקרו כעוסק בהכלאה ולא בתורשה, הייתה לו השפעה מועטה, והוא צוטט רק כשלוש פעמים במהלך שלושים וחמש השנים הבאות. מאמרו ספג ביקורת אז אך נחשב כיום לעבודה מכוננת. ראוי לציין כי צ'ארלס דרווין לא היה מודע למאמרו של מנדל, ומשוער שאילו היה מודע לו, הגנטיקה כפי שהיא קיימת כיום הייתה עשויה להשתרש הרבה קודם לכן. הביוגרפיה המדעית של מנדל מספקת אפוא דוגמה לכישלון של חדשנים עלומים ומקוריים ביותר לקבל את תשומת הלב המגיעה להם.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →גילוי מחדש של עבודתו של מנדל
כארבעים מדענים הקשיבו לשתי הרצאותיו פורצות הדרך של מנדל, אך נראה שהם לא הצליחו להבין את ההשלכות של עבודתו. מאוחר יותר, הוא ניהל גם התכתבות עם קארל נגלי, אחד הביולוגים המובילים של התקופה, אך גם נגלי לא הצליח להעריך את תגליותיו של מנדל. לעתים, מנדל בוודאי הטיל ספק בעבודתו, אך לא תמיד: "זמני יבוא", הוא אמר לפי הדיווחים לחבר, גוסטב פון ניסל.
במהלך חייו של מנדל, רוב הביולוגים החזיקו בדעה שכל המאפיינים עוברים לדור הבא באמצעות תורשה מעורבת (אכן, רבים אכן עוברים כך), שבה התכונות מכל הורה ממוצעות. מקרים של תופעה זו מוסברים כיום על ידי פעולתם של גנים מרובים עם השפעות כמותיות. צ'ארלס דרווין ניסה ללא הצלחה להסביר תורשה באמצעות תיאוריית פנגנזיס. רק בתחילת המאה ה-20 הובנה חשיבות הרעיונות של מנדל.
עד שנת 1900, מחקר שמטרתו למצוא תיאוריה מוצלחת של תורשה לא-רציפה במקום תורשה מעורבת הוביל לשכפול עצמאי של עבודתו על ידי הוגו דה פריס וקארל קורנס ולגילוי מחדש של כתביו וחוקיו של מנדל. שניהם הכירו בקדימותו של מנדל, וסביר להניח שדה פריס לא הבין את התוצאות שמצא עד לאחר שקרא את מנדל. אף שאריך פון צ'רמק זכה במקור גם לקרדיט על הגילוי מחדש, הדבר אינו מקובל עוד מכיוון שהוא לא הבין את חוקי מנדל. אף שדה פריס איבד מאוחר יותר עניין במנדליזם, ביולוגים אחרים החלו לבסס את הגנטיקה המודרנית כמדע. כל שלושת החוקרים הללו, כל אחד ממדינה אחרת, פרסמו את הגילוי מחדש של עבודתו של מנדל בטווח של חודשיים באביב 1900.
תוצאותיו של מנדל שוכפלו במהירות, וקישור גנטי פוענח במהירות. ביולוגים נהרו לתיאוריה; למרות שהיא עדיין לא הייתה ישימה לתופעות רבות, היא ביקשה לתת הבנה גנוטיפית של תורשה, שהם חשו שחסרה במחקרים קודמים של תורשה, שהתמקדו בגישות פנוטיפיות. הבולטת מבין גישות קודמות אלו הייתה האסכולה הביומטרית של קארל פירסון ו-ו. פ. ר. וולדון, שהתבססה במידה רבה על מחקרים סטטיסטיים של וריאציית פנוטיפ. ההתנגדות החזקה ביותר לאסכולה זו הגיעה מוויליאם בייטסון, שאולי עשה הכי הרבה בימים הראשונים של פרסום היתרונות של התיאוריה של מנדל (המילה "גנטיקה", ורבים מהטרמינולוגיה האחרת של התחום, מקורם בבייטסון). ויכוח זה בין הביומטריקאים למנדליאנים היה נמרץ ביותר בשני העשורים הראשונים של המאה ה-20, כאשר הביומטריקאים טענו לדיוק סטטיסטי ומתמטי, בעוד המנדליאנים טענו להבנה טובה יותר של הביולוגיה. הגנטיקה המודרנית מראה שתורשה מנדלית היא, למעשה, תהליך ביולוגי מובנה, אם כי לא כל הגנים של ניסויי מנדל מובנים עדיין.
בסופו של דבר, שתי הגישות שולבו, במיוחד על ידי עבודה שבוצעה על ידי ר. א. פישר כבר ב-1918. השילוב, בשנות ה-30 וה-40, של גנטיקה מנדלית עם תיאוריית הברירה הטבעית של דרווין הביא לסינתזה המודרנית של הביולוגיה האבולוציונית.
בברית המועצות וברפובליקה העממית של סין, הגנטיקה המנדלית נדחתה לטובת למארקיזם תחת מדיניות המדינה של ליסנקואיזם, מה שהוביל לכליאה ואף להוצאה להורג של גנטיקאים מנדליאנים וכן לרעב המוני בשתי המדינות הללו.
### ניתוח מודרני של הגנים הגורמים לפנוטיפים של האפונה של מנדל
מנדל הניח ששבעה "גורמים" קובעים את התכונות שחקר באפונה. גורמים אלו נקראים "גנים" כיום, אך טבעם של גנים אלו נותר מסתורי במשך יותר ממאה שנה. המאמץ לזהות גנים אלו נמשך עד 2025, כאשר 3 הגנים האחרונים התגלו. שבעת הגנים הם כדלקמן (הגנים מקוצרים PsXYZ עבור Pisum sativum, השם המדעי של האפונה): הפנוטיפ המקומט של אפונה (סוג פרא עגול) נגרם על ידי החדרת גן PsSBE1. הפנוטיפ הצהוב (סוג פרא: ירוק) נגרם על ידי החדרת או מוטציה בגן PsSGR. הפנוטיפ הלבן של צבע הפרח (סוג פרא: סגול) נגרם על ידי מחיקה בגן PsbHLH. הפנוטיפ הננסי נגרם על ידי הגן PsGA3ox1 בעוד שפנוטיפ צבע התרמיל (צהוב לעומת ירוק) נגרם על ידי הגן PsChlG. לבסוף, צורת התרמיל נקבעת על ידי הגן PsCLE41, הגורם לפנוטיפים המכווצים או המנופחים, והגן PsCIK2/3 גורם למיקום הפרח הסופי והצירי.
### ניסויים אחרים
מנדל התנסה גם עם צמח ה-Hieracium (סביון). הוא פרסם דו"ח על עבודתו עם צמח זה, קבוצת צמחים בעלת עניין רב למדענים באותה תקופה בגלל הגיוון שלהם. עם זאת, התוצאות של מחקר התורשה של מנדל ב-Hieracium היו שונות מאלו של האפונה; הדור הראשון היה משתנה מאוד, ורבים מצאצאיהם היו זהים להורה האימהי. בהתכתבותו עם קארל נגלי הוא דן בתוצאותיו אך לא הצליח להסביר אותן. רק בסוף המאה התשע-עשרה הובן שמינים רבים של Hieracium היו אפומיקטיים, ומייצרים את רוב זרעיהם בתהליך אל-מיני.
נראה שמנדל החזיק בעלי חיים במנזר, וגידל דבורים בכוורות בעיצוב אישי. אף אחת מתוצאותיו על דבורים לא שרדה, למעט אזכור חולף בדיווחי האגודה המוראבית לדבוראות. כל מה שידוע בוודאות הוא שהוא השתמש בדבורים קפריסאיות וקרניוליות, שהיו אגרסיביות במיוחד, למורת רוחם של נזירים אחרים ומבקרים במנזר, עד כדי כך שהתבקש להיפטר מהן. מנדל, לעומת זאת, היה מחבב את דבוריו והתייחס אליהן כאל "חיות המחמד הקטנות והיקרות ביותר שלי".
לאחר מותו, עמיתיו של מנדל זכרו שהוא גידל עכברים, והכליא זנים בגדלים שונים, אם כי מנדל לא הותיר תיעוד של עבודה כזו. מיתוס מתמשך התפתח שמנדל הפנה את תשומת לבו לצמחים רק לאחר שנאפ הכריז שזה לא ראוי לכומר סלייבט להתבונן מקרוב במין של מכרסמים. בביוגרפיה משנת 2022, דניאל פיירבנקס טען שנאפ בקושי יכול היה לתת הצהרה כזו, שכן נאפ פיקח באופן אישי על גידול כבשים באחוזה החקלאית הנרחבת של המנזר.
מנדל למד גם אסטרונומיה ומטאורולוגיה, וייסד את 'האגודה המטאורולוגית האוסטרית' בשנת 1865. רוב עבודותיו שפורסמו היו קשורות למטאורולוגיה.
הוא גם תיאר מיני צמחים חדשים, ואלו מסומנים בקיצור שם הבוטנאי "Mendel".
פרדוקס מנדל
בשנת 1936, רונלד פישר, סטטיסטיקאי וגנטיקאי אוכלוסיות בולט, שחזר את ניסוייו של מנדל, ניתח תוצאות מדור ה-F2 (צאצאים שני), ומצא שהיחס בין פנוטיפים דומיננטיים לרצסיביים (למשל, אפונה צהובה לעומת ירוקה; אפונה עגולה לעומת מקומטת) קרוב באופן בלתי סביר ועקבי ליחס הצפוי של 3 ל-1. פישר טען כי "הנתונים של רוב, אם לא כל, הניסויים זויפו כדי להסכים באופן הדוק עם הציפיות של מנדל". התצפיות לכאורה של מנדל, לפי פישר, היו "מתועבות", "מזעזעות" ו"מבושלות".
חוקרים אחרים מסכימים עם פישר שתצפיותיו השונות של מנדל קרובות בצורה לא נוחה לציפיותיו של מנדל. א. ו. פ. אדוארדס, למשל, מעיר: "אפשר למחוא כפיים למהמר בר המזל; אבל כשהוא בר מזל שוב מחר, וביום למחרת, וביום שאחריו, זכותו של אדם להיות מעט חשדן". שלושה קווי ראיות אחרים מעניקים תמיכה דומה לטענה שתוצאותיו של מנדל הן אכן טובות מכדי להיות אמיתיות.
הניתוח של פישר הוליד את פרדוקס מנדל: הנתונים המדווחים של מנדל הם, מבחינה סטטיסטית, טובים מכדי להיות אמיתיים, ובכל זאת "כל מה שאנחנו יודעים על מנדל מציע שהוא לא היה נוטה לעסוק בהונאה מכוונת או בהתאמה לא מודעת של תצפיותיו". כותבים רבים ניסו לפתור את הפרדוקס הזה.
הסבר אחד שניסה להשתמש בהטיית אישור. פישר האשים את הניסויים של מנדל כ"מוטים מאוד לכיוון של הסכמה עם הציפייה [...] כדי לתת לתיאוריה את היתרון של הספק". במאמר משנת 2004, ג'. ו. פורטאוס הגיע למסקנה שהתצפיות של מנדל היו אכן בלתי סבירות. הוצע הסבר לתוצאות של מנדל המבוסס על אבקת טטרד, אך שכפול הניסויים לא הראה שום עדות לכך שמודל אבקת הטטרד מסביר כל הטיה.
ניסיון נוסף לפתור את פרדוקס מנדל מציין שקונפליקט עשוי להתעורר לעתים בין הציווי המוסרי של דיווח ללא הטיה על תצפיות עובדתיות לבין הציווי החשוב עוד יותר של קידום ידע מדעי. מנדל אולי הרגיש מחויב "לפשט את הנתונים שלו כדי לעמוד בהתנגדויות עריכה אמיתיות או מפוחדות". פעולה כזו יכולה להיות מוצדקת על בסיס מוסרי (ובכך לספק פתרון לפרדוקס מנדל) שכן החלופה – סירוב לציית – הייתה עלולה לעכב את צמיחת הידע המדעי. באופן דומה, כמו כל כך הרבה חדשנים עלומים אחרים של המדע, מנדל, חדשן לא ידוע מרקע של מעמד הפועלים, נאלץ "לפרוץ את הפרדיגמות הקוגניטיביות והדעות הקדומות החברתיות" של הקהל שלו. אם פריצת דרך כזו "יכולה להיות מושגת בצורה הטובה ביותר על ידי השמטה מכוונת של כמה תצפיות מהדו"ח שלו והתאמת אחרות כדי להפוך אותן לטעימות יותר לקהל שלו, פעולות כאלה יכולות להיות מוצדקות על בסיס מוסרי."
דניאל ל. הארטל ודניאל ג'. פיירבנקס דוחים את הטיעון הסטטיסטי של פישר על הסף, ומציעים שפישר פירש לא נכון את הניסויים של מנדל. הם מוצאים סביר שמנדל רשם יותר מעשרה צאצאים ושהתוצאות תאמו את הציפייה. הם מסכמים: "האשמתו של פישר בזיוף מכוון יכולה סוף סוף להישאר מאחור, כי בניתוח מעמיק יותר הוכח שהיא אינה נתמכת על ידי ראיות משכנעות". בשנת 2008 כתבו הארטל ופיירבנקס (עם אלן פרנקלין וא. ו. פ. אדוארדס) ספר מקיף שבו הגיעו למסקנה שאין סיבות לטעון שמנדל בדה את תוצאותיו, וגם לא שפישר ניסה במכוון להפחית את מורשתו של מנדל. הערכה מחדש של הניתוח הסטטיסטי של פישר, לדברי מחברים אלו, מפריכה גם את הרעיון של הטיית אישור בתוצאות של מנדל.
הנצחה
הר מנדל ברכס פאפארואה בניו זילנד נקרא על שמו בשנת 1970 על ידי המחלקה למחקר מדעי ותעשייתי. בחגיגת יום הולדתו ה-200, גופתו של מנדל הוצאה מהקבר וה-DNA שלו עבר ריצוף.