Arvet från Mendel

I alla tider har människan noterat hur egenskaper ärvs och spekulerat i hur det går till. Länge trodde man att arvet fördes vidare genom blodet, därav uttryck som blodsband, halvblod, blodskam, kungligt blod etc. Det var först i mitten på 1800-talet som en tjeckisk munk, Gregor Mendel, upptäckte ärftlighetens lagbundenhet när han korsade ärtor med varandra. Han framhöll att fysiska särdrag hos en levande organism är produkten av en specifik “ärftlighetsfaktor”, i form av någon partikel (det vi idag kallar gener).

Iakttagelserna publicerades 1865 i en obemärkt skrift från Naturvetenskapliga sällskapet i Brno. Nästan ingen brydde sig, inte ens Charles Darwin. I Darwins kvarlåtenskap lär man ha hittat ett oöppnat brev från Mendel med den epokgörande publikationen. År 1900 återupptäcktes i alla fall Mendels resultat av några botanister och den biologiska forskningen kunde ta flera kliv framåt.

År 1879 fann en tysk läkare (Walter Flemming) ett trådliknande material i cellkärnan, som senare skulle döpas till kromosomer. Tio år tidigare hade en schweizisk läkare (Friedrich Miescher) för första gången lyckats isolera deoxiribonukleinsyra (DNA) ur kärnorna i varceller. Det konstaterades att DNA var en beståndsdel i kromosomerna.

År 1902 fastslog en amerikansk genetiker (Walter Sutton) att kromosomerna bar arvsanlagen samt att de förekommer i par. Vid denna tid visste man att det fanns proteiner och två nukleinsyror i cellkärnan (den andra nukleinsyran, RNA, identifierades 1909). Länge tvistade forskarna om var den genetiska informationen fanns lagrad, i proteinerna eller i någon av nukleinsyrorna. Det låg nära till hands att anta att det var proteinerna eftersom de har en mer komplex uppbyggnad och uppträder i större variation. Men 1944 konstaterade en kanadensisk-amerikansk bakteriolog (Oswald Avery) att det var DNA ensamt som var bärare av arvsanlagen, inte RNA eller något protein. Nio år senare presenterade Francis Crick och James Watson DNA-molekylens uppbyggnad, den berömda dubbelspiralen (se särskild artikel).

På 1950-talet gjordes en annan stor upptäckt. Efter ett decenniums arbete kunde en brittisk biokemist (Frederick Sanger) för första gången kartlägga strukturen på ett protein, nämligen insulin (1955). Han är en av få som fått nobelpriset i kemi två gånger, ensam 1958 för arbetet med insulin och delat med två andra 1980 för sekvensbestämningen av nukleinsyror.

I början på 1960-talet knäcktes den genetiska koden, alltså hur de fyra baserna i DNA-molekylen kodar för de 20 aminosyror, som bygger upp alla proteiner. En rad forskare bidrog till att lösa detta problem.

På 1970-talet kom genombrottet för den moderna gentekniken. En förutsättning var upptäckten att vissa enzym (restriktionsenzym) kunde kapa DNA i bitar. På detta sätt kunde forskarna förändra DNA-molekylen och framställa hybrid-DNA-molekyler. Det första framgångsrika försöket gjordes av den amerikanske biokemisten Paul Berg 1972. Han förde samman virus-DNA med DNA från bakterien E.coli. Detta lade grunden till en helt ny bioteknisk industri. En av pionjärerna var det lilla statliga svenska läkemedelsbolaget Kabi, som med hjälp av amerikanska Genentech lyckades bestämma sekvensen för den gen som kodar för humant tillväxthormon. Denna gen kunde man sedan “klippa” ut och sätta tillbaka i ett bakteriesystem. Genom att låta bakterierna föröka sig i laboratoriet gick det att på konstgjord väg framställa stora mängder tillväxthormon, som är identiskt med det som produceras i människokroppen.

Andra så kallade proteinläkemedel som numera framställs på liknande sätt är insulin, interferon (mot cancer), TPA (mot blodpropp) och erytropoietin (mest känt som bloddopningsmedlet epo).

I mitten på 1980-talet ökade intresset för att kartlägga den fullständiga DNA-sekvensen för människan, alltså hela arvsmassan. Tidigare hade man bedömt detta som ointressant eftersom det var så tidsödande. Gener, alltså DNA-sekvenser, hade man ju hittat ändå. Men den tekniska utvecklingen har gjort det möjligt att automatisera sekvenseringen och få den att gå betydligt snabbare och till ett längre pris. 1985 kom den första automatiska DNA-sekvenseringsapparaten, baserad på ovannämnde Sangers upptäckt.

År 1990 startade det stora internationella offentligfinansierade projektet för att kartlägga den mänskliga arvmassan, Human Genom Project, plus arvsmassan i några andra organismer. År 1995 blev den första kartläggningen av arvsmassan klar, för bakterien Haemophilus influenzae. Därefter har även arvsmassan för bananflugan, rundmasken, jästsvampen och en rad virus och bakterier kartlagts.

Under senare år har det blivit fart på utvecklingen, genom bättre teknik, starkare datorer och konkurrens från ett privat projekt som drivs av amerikanska bioteknikföretaget Celera. Stora projekt brukar bli dyrare än beräknat och ta längre tid. För genomprojektet har det blivit tvärtom. Det har gått fortare och blivit billigare än väntat.

En rad mänskliga gener har hittats, cirka 8.000 och man vet att flera kodar för olika sjukdomar. I fjol blev den första kromosomen helt kartlagd, nummer 21, i maj i år även nummer 22. Det är de två minsta av människans 23 kromosompar.

Den kartläggning av hela arvsmassan, som presenterades den 26 juni, är preliminär. Bara cirka 25 procent finns i slutlig version. När allt blir färdigt är oklart. En ny presentation, med gemensam publikation i tidskrifterna Nature och Science, har aviserats till senare i höst. Då får vi se hur fullständig kartan är. Tidigare har man gissat att genomet skulle vara helt klart 2002-2003. Mycket återstår alltså fortfarande att göra.

Intresset har fokuserats kring de omkring 5 procent av arvmassan i vårt DNA som är aktiva gener och därmed styr våra liv. Men är resterande 95 procent onödigt skräp-DNA? Det vet vi inte. Det finns forskare som tror att skräpet ger arvsmassan den flexibilitet som krävs för att mänskligheten inte ska utrotas. Vissa sekvenser i skräpet kanske kan åstadkomma nödvändiga mutationer vid någon stor förändring i vår miljö.