Peter van Dijk: „Mendel beschreef in toegankelijke taal hoe hij zorgde voor de integriteit van zijn experimenten.”

Foto Merlin Daleman

Interview

De monnik die met tienduizenden erwten de basis legde voor de genetica

Peter van Dijk | bioloog De ruimdenkende monnik Gregor Mendel was in de 19de eeuw de grondlegger van de erfelijkheidsleer. Peter van Dijk doet onderzoek naar hem. „De exacte kant ervan spreekt me aan.”

‘Een tragische held”, noemt geneticus Peter van Dijk de monnik Gregor Johann Mendel (1822-1884). „Hij leefde in dezelfde tijd als Darwin, schreef artikelen die net zo baanbrekend waren. Maar zijn aantekeningen gingen verloren, en pas zestien jaar na zijn dood begonnen wetenschappers – onder wie de Nederlandse bioloog Hugo de Vries – zich voor zijn werk te interesseren. Tegenwoordig weten mensen hooguit dat Mendel ‘die monnik van de erwten’ was. Terwijl hij met zijn pionierende onderzoek aan de erwtenplant, Pisum sativum, in feite de grondlegger van de moderne genetica was.”

Afgelopen maand, op 20 juli, zou Mendel zijn 200ste verjaardag hebben gevierd, maar in Nederland ging dat jubileum vrijwel geruisloos voorbij. „Wel was er in het Tsjechische Brno, een destijds Duitstalige enclave waar Mendel als Augustijner monnik in het klooster zat, een congres in zijn verjaardagsweek, waar we met Mendelkenners van over de hele wereld samenkwamen”, vertelt Van Dijk in zijn huiskamer in het Gelderse Renkum.

We zitten aan de eettafel, onder een grote Ikea-lamp die oogt als een bol vol paardebloempluisjes – een verwijzing naar Van Dijks werk bij onderzoeksbedrijf KeyGene, waar hij zich richt op de genetica van paardebloemen. In zekere zin is het dankzij Mendel dat hij daar werkt.

Gregor Johann Mendel (1822-1884) zat als Augustijner monnik in het klooster in het Tsjechische Brno.

34 erwtenvariëteiten

„Al sinds ik begin jaren zeventig over hem las in mijn middelbareschoolboek was ik door hem gefascineerd.” Later, tijdens zijn studie biologie in Groningen, koos hij bewust voor de richting populatiegenetica. „De exacte benadering van evolutionaire processen sprak me aan.” En inmiddels besteedt hij een groot deel van zijn vrije tijd aan wetenschapshistorisch onderzoek naar Mendel.

Gregor Johann Mendel groeide op in een klein dorpje in Heinzendorf bij Odrau (nu het Tsjechische Hyncice), als zoon van een boer. Na het gymnasium ging hij in 1843 het klooster in – pas daar kreeg hij zijn naam ‘Gregor’. Van Dijk: „De abt van het klooster was Cyril Napp, een man met grote wetenschappelijke interesse. Zo was hij heel actief in het veredelen van schapenrassen. Al in 1837 had Napp zich afgevraagd wát er precies overerfde, en hoe. Dus het is aannemelijk dat hij Mendel aanmoedigde om zelf plantkundig onderzoek te doen.” Daar begon hij mee in de lente van 1854, toen hij 34 erwtenvariëteiten in de kloostertuin uitzaaide.

Omdat er vrijwel geen aantekeningen bewaard zijn gebleven, zijn de meest wilde speculaties geopperd

Gedurende tien jaar bestudeerde Mendel vervolgens tienduizenden nakomelingen van die erwten, en ontdekte zo hoe erfelijke eigenschappen werden overgedragen van ouderplant op nageslacht. Zo kwam hij onder andere met de begrippen ‘dominant’ en ‘recessief’. Als je twee ouderplanten die op één kenmerk van elkaar verschillen – bijvoorbeeld de bloemkleur: paars of wit – met elkaar kruist, dan zullen alle nakomelingen eruitzien als de ene ouder met de dominante kleur, in dit geval paars. Maar als je die planten vervolgens met elkaar kruist, dan zal een kwart van hun nageslacht de witte kleur krijgen van de ‘recessieve’ ouder uit de eerste generatie, zogeheten uitsplitsing. Genetische wetten die voor alle organismen gelden – al sprak Mendel zelf niet van genen maar van ‘elementen’.

Over Mendels onderzoek bestaan veel misverstanden, vertelt Van Dijk. „Omdat er vrijwel geen aantekeningen bewaard zijn gebleven, zijn de meest wilde speculaties geopperd. Dat Mendel een vooraf ontwikkelde theorie wilde testen, of juist dat hij eigenlijk helemaal niet geïnteresseerd was in overerving.” Dat wat wél bekend was over zijn onderzoek, kwam hoofdzakelijk uit een artikel uit 1866, de weergave van twee lezingen die hij het jaar ervoor bij de natuurwetenschappelijke vereniging in Brno had gegeven, en uit een handvol brieven aan een bevriende hoogleraar plantkunde, Carl Nägeli. Ook waren er twee korte verhandelingen uit 1851 en 1853, waarin hij waarschuwde voor de gevolgen van vraatschade aan planten door de radijsmot en de erwtenkever.

Toegepaste blik

Onlangs ontdekte Van Dijk, samen met de Britse erwtenonderzoeker Noel Ellis, een nieuwe bron van informatie: twee gedigitaliseerde krantenartikelen uit 1861, toen Mendel volop bezig was met zijn onderzoek. „We hebben die stukken uit het Duits naar het Engels vertaald, en daarin wordt hij als plantenveredelaar omschreven, met als doel betere groentegewassen te ontwikkelen. Mede dankzij die krantenartikelen hebben we ontdekt dat Mendel zijn werk weliswaar begon met de doelmatige, toegepaste blik van een plantenveredelaar – denk aan die publicaties over vraatschade – maar dat hij geleidelijk steeds meer interesse kreeg voor de onderliggende biologische processen.”

Tot aan zijn dood was hij verwikkeld in een conflict met de overheid

Zo verdiepte Mendel zich in het belang van geslachtscellen voor voortplanting. Hij sprak erover in zijn lezingen in 1865, en schreef erover aan Nägeli. „Met die inzichten in overerving en celbiologie was hij zijn tijd ver vooruit.” Waarin hij ook verrassend modern was, aldus Van Dijk en Ellis in een recente publicatie in Nature Genetics, was in het schrijven van wetenschappelijke artikelen. „Hij beschreef in toegankelijke taal hoe hij zorgde voor de integriteit van zijn experimenten, bijvoorbeeld door te zorgen dat er geen ongewenste bestuiving door de wind of door insecten kon plaatsvinden, en eindigt zijn artikel met een discussie waarin hij ook mogelijke valkuilen en thema’s voor vervolgonderzoek aanstipt.” Ook benadrukt hij dat het goed zou zijn om de experimenten te herhalen, om fouten uit te sluiten. „Ik ben regelmatig reviewer van hedendaagse wetenschappelijke artikelen en die van Mendel zouden qua zorgvuldigheid en opbouw goed door het reviewproces heen komen. Wat dat betreft vind ik Darwin een veel mindere schrijver. Die was heel breedsprakig en kabbelt maar door.”

Dat Mendel bij zijn experimenten uitgerekend voor erwten koos is goed te verklaren, zegt Van Dijk. „Allereerst was het een voedzaam gewas, wat vanuit toegepast opzicht interessant was. Mendel werkte om die reden bijvoorbeeld ook met komkommers.” Zelf verklaarde hij bovendien in zijn publicaties dat hij met erwtenplanten werkte omdat de meeldraden daarvan makkelijk te verwijderen waren tijdens kruisingen en omdat de planten weinig te duchten hadden van ‘vreemd stuifmeel’ van andere planten.

Maagdelijke voortplanting

Een andere soort waarmee Mendel een tijdlang experimenteerde was havikskruid. „Uit de brieven aan Nägeli blijkt dat hij op zoek was naar een gewas dat niet op dezelfde manier overerfde als de erwtenplant. Dat bleek bij havikskruid het geval: die soort splitst niet uit. Destijds wist Mendel niet hoe dat kwam, maar inmiddels weten we dat er bij havikskruid vaak sprake isvan apomixis: maagdelijke voortplanting door middel van zaad. Nakomelingen zijn dan in feite klonen van hun ouderplanten.” Toevallig is daar ook bij paardebloemen sprake van. „Zo overlapt mijn onderzoeksgebied een beetje met dat van Mendel.”

Mendel zou dan ook zeker geïnteresseerd zijn in hedendaagse genetica, denkt Van Dijk. „Recentelijk hebben we apomixis-genen in paardenbloem en havikskruid geïdentificeerd en daaruit afgeleid hoe de genen werken.”

Als monnik was Mendel sowieso behoorlijk ruimdenkend, zegt Van Dijk. Hij volgde Cyril Napp op als abt van het klooster en stemde toen voor een Duitse liberale partij. „Dat was als hoge geestelijke eigenlijk not done, je moest conservatief stemmen.” Ook was hij koppig. „Tot aan zijn dood was hij verwikkeld in een conflict met de overheid, omdat het klooster een belasting moest betalen die volgens hem onzin was. Elk jaar diende hij opnieuw een bezwaarschrift in.”

Zulke vasthoudendheid kwam hem in zijn wetenschappelijke werk goed van pas. „Maar toen hij eenmaal abt was, had hij veel te weinig tijd voor wetenschap. Daar beklaagde hij zich weleens over in brieven aan Nägeli.”

Toch bleef Mendel altijd een brede interesse houden. Zo reisde hij in 1862 per trein via Parijs naar Londen om daar de wereldtentoonstelling te bezoeken. Ook hield hij zich bezig met meteorologie en was hij werkzaam als imker. „En hij was gefascineerd door patronen. Zo vertelde een onderzoeker op het congres in Brno dat Mendel altijd zijn verjaardag vierde op 22 juli in plaats van op zijn officiële geboortedatum 20 juli, omdat dat een mooie symmetrie opleverde. 22-7-1822, wat hij dan ook wel noteerde als 22-88-22, omdat je de 7 en de 1 bij elkaar kon optellen. De spreker op het congres herleidde dat zelfs tot de verhouding 1:4:1, een uitsplitsingsratio die ook veel in Mendels onderzoek naar voren kwam. Zijn interesse in wetmatigheden kwam dus zelfs buiten de plantkunde terug.”