نویسنده: پل استراترن
ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری
ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری
پیشرفت علمی بزرگ نیمه‌ی اول قرن بیستم فیزیک هسته‌ای بود. نظریه‌ی نسبیت و کوانتوم، اسرار اتم را آشکار ساخته و ماده‌ی نهایی عالم را کشف کردند. فیزیک هسته‌ای تیغه‌ی برنده معرفت انسان شد.
کشف ساختمان DNA در واسط این قرن، دانش کاملاً نوینی را ایجاد کرد. این دانش، زیست‌شناسی مولکولی بود که اسرار خود حیات را آشکار می‌ساخت. اکنون زیست‌شناسی مولکولی، فیزیک هسته‌ای نیمه‌ی دوم قرن بیستم شده بود.
اکتشافاتی که در این زمینه انجام می‌شود (و اکتشافات احتمالی که انجام خواهد شد) دارند تمامی تصور ما را از حیات تغییر می‌دهند. همانند کودکان، ما واحدهای ساختمانی نهایی حیات را کشف کرده‌ایم و نیز داریم یاد می‌گیریم که چگونه آن‌ها را می‌توان از همدیگر جدا ساخت. بار دیگر علم بر اخلاقیات پیشی گرفته. ما داریم به دانش خطرناکی دست می‌یابیم بدون آن که دید روشنی نسبت به استفاده از آن داشته باشیم. هنوز هم به مقدار اندکی با مسایل اخلاقی ناشی از فیزیک هسته‌ای درگیر هستیم (که ممکن است ما را نابود کند). زیست‌شناسی مولکولی به ما نشان می‌دهد که چگونه حیات را تقریباً به هر چیزی تبدیل کنیم.
این امکانات ترسناک به ندرت در پیش چشم آن‌هایی بود که در پی کشف «اسرار حیات» بودند. در نظر آن‌ها این یکی از ماجراجویی‌های علمی بزرگ بود. این ماجراجویی ممکن است هدف‌های خالصانه‌ای داشته است، اما آن‌هایی که درآن شرکت داشتند از ضعف‌های اخلاقی انسانی مصون نبودند. تمامی حیات انسانی در این جا حاضر است: جاه طلبی، هوش فوق العاده، حماقت، آرزوی خام، بی‌کفایتی، و شانس محض (هم خوب و هم بد) -همه‌ی این‌ها نقشی به عهده داشتند. جستجو برای اسرار حیات هیچ تفاوتی با خود حیات نداشت؛ و پاسخ آن، هنگامی که سرانجام کشف شد، در همان مقوله جای گرفت. ساختمان DNA به طور شریرانه‌ای پیچیده و به طور شگفت آوری زیبا است و تخم تراژدی را در خود دارد.
واقع بینانه تر از آن بابلیان بودند که می‌دانستند برای این که درخت خرما میوه دهد گردو درخت نر را باید بر مادگی درخت ماده بپاشند. فلاسفه‌ی یونان در عهد باستان اولین کسانی بودند که به شیوه‌ای علمی به جهان نگریستند. در نتیجه آن‌ها در مورد تقریباً همه چیز نظریه‌هایی ارائه دادند. مشاهدات ارسطو او را به این نتیجه رساند که جنس مذکر و مؤنث سهم یکسانی در ایجاد فرزندان خود ندارند. سهم آن‌ها از نظر کیفیت متفاوت است: جنس مؤنث «ماده» و جنس مذکر «صورت» را می‌بخشد.
یک عقیده‌ی رایج در دوران باستان این بود که اگر زنی ازدواج کرده و فرزندی بیاورد، خصوصیات پدر آن‌ها در فرزندان بعدی این زن از هر مرد دیگری ظاهر خواهد شد. یونانیان باستان برای این قصه پریان یک واژه شبه علمی نیز ساختند و آن را دورزایی Telegony نامیدند.
جالب‌تر از آن نظریه‌ی همه پیداییpangenesis بود بر این مبنا که هر اندام بدن ذرات خودش را ترشح می‌کند که بعداً با همدیگر ترکیب شده و جنین را می‌سازند. چنین نظریاتی در قرون متوالی در ژنتیک بارها مطرح شده‌اند درست مانند پیدایش مجدد خصایص ژنتیک. (همه پیدایی پس از 2000 سال دوباره رایج گشت و حتی توسط داروین هم پذیرفته شد).
زیست‌شناسی، و همراه با آن ژنتیک به آستانه‌ی علم پا گذاشت. این کار فقط به خاطر ابداع میکروسکوپ انجام شد که در اوایل سال‌های 1600 میلادی توسط عدسی ساز و بدل ساز هلندی زکریا ژانسن اختراع شد. میکروسکوپ منجر به کشف سلول شد. (این واژه ابتدا توسط فیزیکدان انگلیسی رابرت هوک به کار گرفته شد، که به نادرست در مورد فضاهای کوچک به جا مانده از سلول‌های مرده به کار می‌رفت که برایش یادآور سلول زندان بود).
کشف سلول‌های جنسی (یا سلول‌های ژرم) هیجان زیادی را ایجاد کرد. به زودی مشتاقانی که به میکروسکوپ دسترسی داشتند متقاعد شدند که آن‌ها در درون هر سلول یک «آدم کوچولو» دیده‌اند و این طور به نظر می‌رسید که گویا مشکل تولید مثل حل شده است. مهم‌تر آن که گیاه‌شناس انگلیسی نهمیا گریو چنین ابراز کرد که گیاهان و جانوران «حاصل تدبیر یک عقل» بوده‌اند. او گفت که گیاهان هم اندام‌های جنسی دارند و رفتار جنسی از خود نشان می‌دهند. هنگامی که زیست‌شناس پیش‌آهنگ سوئدی کارل لینه طبقه‌بندی گونه‌های گیاهان و جانوران را منتشر ساخت، راه برای پژوهش‌های سیستماتیک بیشتر گشوده شد. مطالعه‌ی دورگه‌ها منجر به بررسی بیشتر ماهیت ماده ژنتیک شد.
برای قرن‌ها و به طور وسیعی پذیرفته شده بود که وراثت توسط خون منتقل می‌شود. (منشاء اصطلاحاتی مانند «خون اشرافی»، «رابطه‌ی خونی»، «خون مخلوط» و غیره نیز همین است). این دیدگاه نه تنها بی‌پایه بود، بلکه ناکافی بود. چگونه ممکن است والدینی از همان «خون» نوزادانی متفاوت به وجود آورند؟ نیز علت ظهور خصلت‌هایی که در هیچ یک از والدین وجود ندارد، اما در اجداد و بستگان دور دیده می‌شود که مدت‌ها است درگذشته اند چیست؟ مثلاً در پرورش اسب‌های اصیل مسابقه همه می‌دانند اسب ابلق پس از دوازده نسل فاصله زاده می‌شود. (این مثال یکی از فرصت‌های از دست رفته بزرگ ژنتیک را نمایان می‌سازد. تمام اسب‌های اصیل مسابقه در انگلیس از اخلاف چهل و سه «مادیان سلطنتی» هستند که توسط چارلز دوم به انگلستان وارد شد و سه اسب نر شرقی که چند سال پیش از آن وارد شده بودند. دفتر راهنمای پرورش اسب‌ها رابطه‌ی خونی هر یک را تا اصل آن‌ها ردیابی کرده و توضیحاتی در مورد هر یک از فرزندان آن‌ها ارائه می‌دهد. بیش از یک قرن پیش از پیدایش دانش ژنتیک هر مربی اسب اطلاعات کافی را در سر انگشتان خود داشت تا این دانش را بنیان نهد.)
بالاخره در اواسط قرن هجدهم، دانشمندان شروع کردند به نظریه‌پردازی در مسیری که برای پرورش دهندگان اسب‌های مسابقه بسیار واضح بود. نظریه‌ی تکامل شروع کرد به انتشار یافتن. یکی از اولین ارائه دهندگان این نظریه فیلسوف-شاعر-دانشمند قرن هجدهم به نام اراسموس داروین (پدربزرگ چارلز داروین مشهور بود). اراسموس داروین باور داشت که گونه‌ها تغییرپذیر هستند. هر موجود دارای «شهوت، اشتها، و میل به امنیت» اندام‌هایش با محیط اطرافش سازگاری می‌یابد. ولی چگونه؟
طبیعی دان فرانسوی ژان لامارک اولین نظریه یکپارچه در مورد تکامل را ارائه کرد. لامارک که در سال 1744 به دنیا آمده بود، فرزند یک اشرافی ورشکسته بود. در سن سی و هفت سالگی گیاه‌شناس امپراطور فرانسه شد. هنگامی که انقلاب فرانسه آغاز شد لویی شانزدهم، همراه با هر که خون اشرافی داشت، اعدام شد. اما لامارک به سرعت یک پوشش اجتماعی مناسب پیدا کرد و در پاریس استاد جانورشناسی شد. در پرتو این تجربه، عجیب نیست که لامارک به تأخیر محیط بر تکامل اعتقاد داشت.
برطبق نظریه‌ی لامارک «خصایص اکتسابی به وراثت می‌رسند». به عبارت دیگر مردی که شمشیرباز ماهری است، این مهارت را به پسرش منتقل می‌کند. این موضوع تقریباً ممکن به نظر می‌رسد-به ویژه اگر خانواده باخ را در نظر آوریم. یک پسر غالباً خصایصی را نشان می‌دهد که توسط پدرش کسب شده است. پسر شمشیرباز ممکن است خصلت ورزشکاری و چابکی پدرش را به ارث برده باشد، اما نه مهارت واقعی او را. خطای نظریه «خصایص اکتسابی» با این مثال نشان داده می‌شود: اخلاف یابوهای معدن با این که نسل‌هاست که برای کار در معادن زغال سنگ پس از تولد کور می‌شوند، هنوز کور به دنیا نمی‌آیند. با این حال کمی پس از مرگ لامارک نظریه تکامل به تدریج بیشتر گسترش پیدا کرد. (هم اکنون مجسمه‌ای در باغ لوگزامبورگ پاریس وجود دارد که در زیر آن نوشته است «بانی نظریه تکامل»).
پدر نظریه تکامل در طی زندگانی خود کمتر شناخته شد، اما پدر ژنتیک هیچ گاه شناخته نشد. گرگوار مندل در سال 1822 در سیلسیا به دنیا آمد که در آن زمان بخشی از امپراتوری اتریشی-مجاری بود. پدر و مادر او روستایی بودند و او مجبور شد به علت فقر مالی تحصیل در دانشگاه را رها کند. برای ادامه تحصیل کشیش شد و به آموختن علوم پرداخت ولی در آزمون‌های آن رد شد. ظاهراً علت آن «فراموشی در امتحانات» بود، اما این که او کم‌ترین نمره را در زیست‌شناسی آورد نشانه مقاومت عمیق او نسبت به معرفت سازمان یافته بود.
با وجود این، مندل نبوغ خود را در همین سازمان دادن و طبقه‌بندی کردن زیست‌شناسی نشان داد. مندل در دیری بیرون از به رنو، در جمهوری چکسلواکی سکونت گزید. مندل که به کار در باغچه این دیر گمارده شده بود شروع به یک رشته آزمایش‌هایی بر روی نخود خوراکی کرد. او هفت خصلت متفاوت این گیاه را مانند رنگ گل‌ها، ارتفاع، و شکل دانه آن‌ها، و غیره را مطالعه کرد. او متوجه شد که اگر گروه گیاهان بلند را با گیاهان کوتاه درآمیزد نسل بعدی گیاهان بلندی خواهند بود اما وقتی نسل اول این گیاهان دورگه با همدیگر آمیزش می‌کرد، 75 درصد نخودها بلند و 258 درصد کوتاه بودند.
مندل نتیجه گرفت که هر خصلت در این گیاه توسط دو «عامل» تعیین می‌شود که هر یک از سوی یکی از دو والدین اولیه داده شده‌اند. مثلاً خصلت بلندی گیاه توسط یک عامل «بلندی» و یک عامل «کوتاهی» تعیین می‌شد. هر دو عامل «بلندی» و «کوتاهی» در گیاه باقی می‌ماندند. این دو عامل با همدیگر مخلوط نمی‌شدند و هویت مجزای خود را داشتند-ولی یکی از آن‌ها غالب بود. دراین مورد عامل «بلندی» غالب بود. به همین علت است که وقتی دو گیاه با هم آمیزش می‌یافتند، نسل دورگه حاصل از آن‌ها همگی بلند بودند. اما وقتی همین گیاهان دورگه با هم آمیزش می‌کردند، عامل «بلندی» و عامل «کوتاهی» جدا شده و شکل خود را پیدا می‌کردند.
هر یک از والدین یک عامل به هر یک از فرزندان خود داده و چهار ترکیب ممکن ایجاد می‌کند. به همین علت است که پس از اولین آمیزش نسبت 75% : 25% گیاهان بلند و کوتاه پیش می‌آید. چیزی را که مندل «عامل» می‌نامید، امروزه آن را به نام ژن می‌شناسند. به نظر می‌رسید که ژن‌ها کلید حل معمای وراثت را دارند. پس از انجام بیش از بیست هزار آزمایش، مندل به نتایج بیشتری رسید. نخست آن که گیاهان تعداد مساوی از «عامل‌ها» (یا ژن‌ها) را از والدین خود به ارث می‌برند. یک زوج ژن‌های از هم جدا شده همیشه مستقل از همدیگر دوباره با هم جفت می‌شوند. علاوه بر آن مندل اظهار داشت که ژن‌ها از طریق سلول‌های جنسی انتقال می‌یابند.
مندل نشان داده بود که چرا بعضی خصلت‌های قابل مشاهده (مانند ابلقی در اسب‌ها) ممکن است در طی نسل‌ها پنهان بماند و نیز چرا فرزندان همان پدر و مادر همان خصایص را نداشته باشند. (زیرا جفت شدن مستقل ژن‌ها ترکیب‌های متفاوتی را ایجاد می‌کند.) در سال 1866 مندل مقاله‌ای به نام «آزمایش بر روی گیاهان دورگه» درباره پژوهش‌هایش نوشت. او این مقاله را در مجله انجمن علوم طبیعی برونو منتشر کرد. این مقاله به شرح آزمایش‌های مندل و استنتاج‌های آماری وی می‌پردازد که او را به نتایج انقلابی‌اش رهنمون کرد. این نتایج ـ که امروزه به نام قوانین مندل معروف است - بنیاد ژنتیک جدید را تشکیل دادند.
اما این امر در سال‌های آینده تحقق پذیرفت. تعجبی ندارد که فقط چند دانشمند عمده مجله انجمن علوم طبیعی را مطالعه می‌کردند. در آن وقت هیچ کس به‌یافته‌های انقلابی مندل علاقه‌مند نبود، بنابراین او مقاله‌اش را برای گیاه‌شناس معروف آلمانی فون نگلی در دانشگاه مونیخ فرستاد. متأسفانه نگلی به نظریه‌ی عجیب خلق الساعه اعتقاد داشت. به نظر او خصایص زیستی به طور خود به خودی توسط طبیعت در سطح سلولی ایجاد می‌شوند، سپس این خصایص با هم جمع شده و یک نژاد خالص را می‌سازند. بدین سان ایجاد گونه‌ها علت خاصی نداشت و حاصل تمایل بدون اختیار طبیعت بود. برطبق این نظریه، دورگه‌ها عجایب طبیعت بودند و مدارک تجربی مندل ربطی با آن نداشتند.
با وجود سال‌ها پژوهش پرزحمت مندل، نگلی به او گفت که اگر می‌خواهد دیگران را به‌یافته‌های خود متقاعد کند لازم است تا آزمایش‌های بیشتری را انجام دهد. نگلی پیشنهاد کرد که این بار از علف باز (از خانواده آفتاب گردان) استفاده کند. متأسفانه علف باز یک مورد استثنایی است و نتایج مندل با یافته‌های پیشین او جور درنیامد. مندل تاحدودی ناامید شد و در همین ایام به ریاست دیر خود انتخاب شد. او برای انجام آزمایش‌های بیشتر به همان مقیاس وسیع دیگر وقت نداشت و در سال 1884 بدون این که شناخته شود درگذشت.
در سال 1900 بود که کارهای مندل مورد توجه قرار گرفت. فقط در آن زمان، یعنی سی و چهار سال پس از انتشار مقاله اصلی‌اش بود که تحسین همگانی را برانگیخت. اما چنین شهرت گسترده‌ای معایب خود را دارد. در سال 1936 یافته‌های مندل توسط دانشمند انگلیسی سر رونالد فیشر، یکی از پیشگامان آمار جدید بررسی شد و او متوجه شد که مندل یک گناه غیرقابل بخشش علمی را مرتکب شده است. در چندین مورد مندل در ارقام خود دست برده بود تا آمارهایش با نظریه‌اش جور دربیاید.
خوشبختانه در این مرحله دانش ژنتیک به خوبی و کاملاً پاگرفته بود و دیگر امکان نداشت با این افشاگری از میان برود. (مورد بالا فقط مختص به ژنتیک جدید نیست. مارگارت مید مادر مردم شناسی جدید، با انتشار کتاب بلوغ در ساموآ در سال 1928 خود را به عنوان رهبر در رشته‌ی خود شناساند. سال‌ها بعد، هنگامی که مردم شناسی ساختار مستحکمی بر پایه‌های آن ساخته بود، معلوم شد که بسیاری از یافته‌های رنگین و خوشبینانه در پژوهش‌های او تخیل محض است. اما مردم شناسی هم، مانند ژنتیک به حد کافی پای گرفته بود تا با این حقایق از میان نرود.)
مندل نظریه‌ی «خونی» وراثت را-مبنی بر این که خصایص والدین در فرزندانشان مخلوط می‌شوند-به طور قاطع رد کرد. اما از آن جایی که کارهای او ناشناخته ماند، این نظریه همچنان رایج بود. حتی چارلز داروین اعتقاد داشت که وراثت به همین ترتیب انتقال می‌یابد.
داروین دورزایی را هم پذیرفته بود-زیرا موردی را دیده بود که در آن مادیانی که قبلاً با یک گورخر جفت‌گیری کرده بود پس از جفت‌گیری با یک اسب عربی کره‌ای زاییده بود شبیه گورخر؛ و داروین برخلاف مارگارت مید یا مندل دقت زیادی نسبت به حقایق داشت. فقط می‌توانیم فرض کنیم که صاحب گورخر داروین را فریب داده و یا یکی از اجداد این اسب گورخر بوده است.
خوشبختانه کارهای داروین در زمینه‌های مربوط به تکامل ماندگارتر بود. انتشار اصل انواع در سال 1859 نظریه «انتخاب اصلح» را ارائه داد. گونه‌ها توسط انتخاب طبیعی تکامل پیدا می‌کردند. به این ترتیب به نظر می‌رسید که تمامی سرگذشت حیات بر روی زمین توضیح داده می‌شود.
با وجود همه این‌ها، طرفداران فرانسوی لامارک همچنان وراثت خصایص اکتسابی را باور داشتند. به نظر آنان گردن دراز زرافه در نتیجه‌ی کشیدن گردن طی نسل‌ها برای رسیدن به شاخه‌های بالاتر بود. این نظریه در سال‌های 1890 میلادی توسط زیست‌شناس آلمانی آگوست وایزمن سنگدل به طور قاطع رد شد که به نظر می‌رسد تحت تأثیر شعرهای زمان کودکی خویش بود. برای یادآوری صحنه‌هایی از «سه موش کور» او آزمایش‌هایی را با قطع دم موش‌ها در چندین نسل انجام داد. علی رغم این آزمایش بی‌رحمانه ی او، دم موش‌ها نه از بین رفت و نه کوتاه‌تر شد. وایزمن نتیجه‌ی مهمی از این آزمایش‌ها گرفت: وراثت از طریق سلول‌های جنسی انجام می‌گیرد و از حوادثی که برای ارگانیسم رخ می‌دهد تأثیری نمی‌پذیرد.
اسطوره‌ی دیرپای دیگر یعنی نظریه‌ی خونی سرانجام توسط پسرعموی داروین به نام فرانسیس گالتون بی‌اعتبار شد. در یک رشته آزمایش‌هایی که بدون در نظر گرفتن احساسات انجام شد ولی بسیار حیاتی بود، گالتون خون خرگوش‌های سفیدرنگ را به خرگوش‌های سیاه رنگ تزریق کرد. ممکن است که خرگوش‌ها احساس کرده باشند که دارند سبزرنگ می‌شوند، اما انتقال خون هیچ تأثیری نداشت. هنگامی که خرگوش‌های سیاه رنگ حالشان به قدر کافی خوب شد تا کارهای روزانه‌شان را از سر گیرند، معلوم شد که هیچ یک از نوزادانشان پوست سفید ندارند. مطمئناً وراثت از طریق خون منتقل نمی‌شد.
ممکن است داروین توضیح داده باشد که برای خصایص موروثی چه چیزی اتفاقی می‌افتد، اما این که چگونه این خصایص از نسلی به نسلی دیگر منتقل می‌شوند هم چنان در پرده ابهام ماند. وایزمن و گالتون به طور قاطع نشان دادند که وراثت در سطح سلولی انجام می‌شود. توسط «عامل» ها (ژن‌ها) یی انتقال می‌یابد، اما این اطلاعات هنوز در شماره‌های قبلی مجله انجمن علوم طبیعی برونو پنهان مانده بود.
در همین حال در زمینه‌هایی که در آن موقع کم‌ترین رابطه‌ای را با ژنتیک نداشت پیشرفت‌هایی حاصل شده بود. در سال 1869 بیوشیمیست بیست و پنج ساله سوئیسی به نام فردریخ میشر در توبینگن داشت بر روی ترکیب گلبول‌های سفید خون تحقیق می‌کرد. او بانداژهایی که از اتاق عمل بیمارستان محل به دست می‌آورد به عنوان منبع این گلبول‌ها استفاده می‌کرد. با افزودن محلول اسید کلریدریک او می‌توانست هسته خالص گلبول را به دست آورد. او سپس آن‌ها را با افزودن یک ماده قلیایی و سپس اسیدی بیشتر تجزیه کرد. در این جریان او یک رسوب سفیدرنگی به دست آورد که با مواد آلی شناخته شده تا آن موقع کاملاً تفاوت داشت. او این رسوب را «نوکلئین» نامید-زیرا بخشی از هسته این سلول بود. امروزه آن را به نام DNA می‌شناسیم.
ده سال پس از آن یکی از پیشگامان تحقیق بر روی ساختمان سلول‌ها در آلمان به نام وال‌تر فلمینگ شروع به استفاده از رنگ‌های آنیلین برای رنگ آمیزی هسته سلول‌ها کرد که تازه کشف شده بود. او متوجه شد که این رنگ‌ها ساختمان‌های نوار مانند درون هسته سلول را رنگ آمیزی می‌کنند. فلمینگ آن‌ها را کروماتین (مشتق از واژه یونانی کروما به معنی رنگ) نامید. چند سال بعد معلوم شد که نوکلئین و کروماتین با این رنگ‌ها دقیقاً واکنش مشابهی دارند. به نظر می‌رسید که از یک ماده تشکیل شده‌اند. کروماتین از چیزی که ما آن را کروموزم می‌نامیم تشکیل شده است، و آن به نوبه‌ی خود حاوی نوکلئین-یا DNA-است؛ و ژن‌هایی را که مندل کشف کرد از DNA تشکیل شده‌اند. تمام این اطلاعات پراکنده داشتند به هم می‌پیوستند.
در هر حال این‌ها را فقط با نگاه به گذشته می‌توانیم دریابیم. در آن زمان این پیشرفت‌ها ناپیوسته بودند. آن‌هایی که به آن مشغول بودند. نمی‌دانستند کارهایشان به کجا می‌کشد-حتی اگر هدف‌های مشخصی داشتند (مانند کشف ساختمان سلول یا شناخت الگوهای وراثت). فقط هنگامی که بین این اکتشافات ارتباطی برقرار می‌شد، تصویر کامل نمودار می‌شد.
در سال‌های 1870 زیست‌شناسی آلمانی اسکار، هرت ویگ هنگامی که داشت خارپوست دریایی را در زیر میکروسکوپ که تازه اختراع شده بود، مطالعه می‌کرد کشف مهمی کرد. هنگام باروری، اسپرم به درون تخمک نفوذ کرده و هسته اسپرم با هسته تخمک ترکیب می‌شد. اهمیت کروماتین (کروموزوم‌ها) در این فرآیند باروری هنگامی آشکار شد که رویان شناس بلژیکی ادوارد وان بندن به مطالعه یک کرم رورده‌ای به نام آسکاریس مگالوسفالا (Ascaris megalocephala)مشغول بود که در اسب‌ها یافت می‌شود. این پارازیت که سر بزرگی دارد و فقط چند کروموزوم بزرگ داشت که مشاهده آن را آسان‌تر می‌کرد. بندن متوجه شد که در جریان باروری، هم اسپرم و هم تخمک به تعداد برابری کروموزوم به میان می‌گذارند. او هم چنین کشف کرد که تعداد کروموزوم‌های یک سلول ثابت است و برحسب گونه‌های مختلف متفاوت است (مثلاً کرم روده فقط چهار کروموزوم و سلول انسان چهل و شش کروموزوم دارد.)
اما اگر هم هسته اسپرم و هم هسته تخمک تعداد مساوی کروموزوم داشتند و هر دو به مقدار مساوی کروموزوم در میان می‌گذاشتند، تعداد کروموزوم‌ها می‌باید در مرحله باروری دو برابر شود. بندن متوجه شد که چنین چیزی پیش نمی‌آید. در عوض شماره کروموزوم‌ها ثابت می‌ماند که شماره مشخص کروموزوم‌های همان گونه بود. بندن این فرایندی را که طی آن شماره کروموزم ها در سلول‌های جنسی (که از اتحاد اسپرم و تخمک به وجود می‌آمد) نصف می‌شد میوز (meiosis)نام گذاشت که از واژه یونانی به معنای «کاهش دادن» گرفته شده است. سرانجام میوز توسط فلمینگ کاشف اصلی کروماتین توضیح داده شد. او متوجه شد که گروه‌های کروموزوم به جای اتحاد مستقیم، از طول به دو نیمه مشابه تقسیم می‌شوند. این نیمه‌ها در سراسر سلول پراکنده شده و سپس با همدیگر ادغام می‌شوند. دراین جا هم در سطح سلولی، فرایندی بود که شباهت عجیبی به تقسیم «عامل‌ها» ی مندل داشت.
در اوایل قرن بیستم آزمایشگر آمریکایی توماس هانت مورگان از این شباهت آگاه شد؛ اما هنوز یافته‌های مندل را قبول نداشت. مورگان، نبیره‌ی مردی که سرود ملی آمریکا را ساخته بود، یک رشته آزمایش‌هایی را بر روی مگس میوه دروزوفیلا (Drosophila)انجام داد. این مگس‌ها دوره عمری برابر چهارده روز دارند که کارهای سریع آماری را با آن‌ها ممکن می‌سازد. علی رغم پیداکردن تفاوت‌هایی با کارهای مندل (که ربطی با دستکاری‌های گهگاه مندل نداشت)، مورگان سرانجام معتقد شد که مندل راه درستی را پیموده است.
مورگان کارهای مندل را روی «عامل‌ها» (ژن‌ها) گسترش داده و نشان داد که دروزوفیلا چهار گروه ژن‌های متصل به هم دارد. این حقیقت که بعضی ژن‌ها نسل اندر نسل غالباً با همدیگر می‌ماندند نشان می‌داد که یک مکانیسم اتصالی وجود دارد. مورگان نتیجه گرفت که این ژن‌ها فقط بر روی کروموزوم‌ها می‌توانند به همدیگر متصل باشند. از آن جایی که فقط چهار گروه ژن وجود داشت، او نتیجه گرفت که دروزوفیلا فقط چهار کروموزوم دارد.
پژوهش‌های آماری بعدی نشان داد که جور شدن خصایص دروزوفیلا از قوانین مندل تبعیت نمی‌کند. این را می‌شد به دو نیمه شدن و ترکیب دوباره کروموزوم‌ها نسبت داد که فلمینگ بیش از آن مشاهده کرده بود. دو نیمه شدن کروموزوم‌ها باعث می‌شد که بعضی از ژن‌ها روی همان کروموزوم دوباره جور شوند، در حالی که ژن‌های دیگر همچنان متصل می‌ماندند. معنی این جریان این بود که ژن‌هایی که در فاصله زیادتری از همدیگر بر روی کروموزوم‌ها قرار دارند احتمال زیادتری دارد که دوباره جور شوند؛ و هر چه که دفعات جور شدن بیشتر بود، فاصله ژن‌ها از همدیگر بیشتر بود. مورگان تشخیص داد که از ژن‌ها می‌توان نقشه برداری کرد.
در سال 1911 مورگان اولین نقشه‌ی کروموزومی را تهیه کرد و محل نسبی چهار ژن مربوط به جنس دروزوفیلا را نمایش داد. کمی بیش از یک دهه پس از آن، این نقشه راگسترش داد و محل نسبی بیش از 2000 ژن را بر روی چهار کروموزوم دروزوفیلا تعیین کرد. کارها به سرعت پیش می‌رفت.
هنگامی که یکی از شاگردان مورگان شیوه‌ای را برای افزایش جهش‌های دروزوفیلا کشف کرد، سرعت کارها از آن هم بیشتر شد. هرمان مولر کشف کرد که هنگامی که مگس‌ها اشعه‌ی ایکس می‌تاباند میزان جهش‌ها 150 برابر میزان طبیعی می‌شود. آن‌ها جهش‌هایی را نیز ایجاد می‌کردند که در طبیعت دیده نمی‌شد. دورگه‌هایی با بال‌ها و اندام‌های جنسی تغییر شکل یافته پدیدار می‌شدند. مولر نتیجه گرفت که اشعه‌ی x با عوامل شیمیایی درون ژن‌ها واکنش ایجاد می‌کند. اصولاً به نظر می‌رسید که جهش نتیجه یک واکنش شیمیایی باشد.
خوشحالی مولر از این کشف مهم با تشخیص یک واقعیت ترسناک پایان گرفت. دانش در حال پیشرفت بود بدون آن که کنترلی درکار باشد. افسانه خلق هیولا در آزمایشگاه توسط فرانکشتین داشت واقعیت می‌یافت. پس می‌شد از اشعه x برای ایجاد انسان‌های جهش یافته هم استفاده کرد. ژنتیک داشت از خطرهای ذاتی خود آگاه می‌شد. اکتشافات انجام شده در این زمینه اکتشافاتی در مورد اسرار خود حیات بودند. این اکتشافات نشان می‌دادند که چگونه حیات از نسلی به نسل دیگر انتقال می‌یابد و چگونه تغییر می‌کند. آنچه را که دانسته می‌شد می‌توانستند به کار گیرند.
در آن زمان امکان جدا کردن ژن‌ها دور از دسترس بود. آنچه را که دانشمندان می‌توانستند ببینند، حتی در زیر قوی‌ترین میکروسکوپ‌ها، سایه‌ی تیره و تار کروموزوم‌ها بود. تا آن جایی که به ژن‌ها مربوط بود، علم هنوز در تاریکی پیش می‌رفت. اما وقتی مولر نشان داد که چگونه می‌توان جهش‌ها را افزایش داد، بدان معنی بود که اکنون خواص ژن‌ها را می‌توان بررسی کرد. ممکن بود نتوانیم ژن‌ها را ببینیم اما می‌توانستیم بدانیم که در آن جا چیست؟
آزمایش‌های مولر با اشعه‌ی x او را به شهرت رساند و در سال 1932 او کاری را در برلین پیدا کرد. یک سال بعد جهش خطرناکی (که تا آن جا که می‌دانیم از تابش با اشعه‌ی x ایجاد نشده بود) زمام امور سیاسی را در آلمان به دست گرفت. نه ساختار ژن هیتلر خوشایند مولر بود نه دیدگاه‌هایش در مورد ژنتیک، بنابراین او آلمان را ترک کرد. شگفتا، مولر فقط ماهی تابه را با آتش تعویض کرده بود. اکنون او در روسیه استالینی بود.
بر حسب تصادف، مولر در این جا با دومین موضوع ماوراء علمی خود مواجه شد که ژنتیک در قرن بیستم مجبور به مقابله با آن شد. کمونیسم داشت جهان آینده را خلق می‌کرد-مهندسی اجتماعی یک علم محسوب می‌شد-در همین طور بالعکس. اما جریان به همین سادگی‌ها هم نبود. در نهایت جهتی را که علم در پیش می‌گیرد همیشه یک انتخاب انسانی است. (ما برای ترک این سیاره راهی پیدا کرده‌ایم، اما نه برای تمیز کردن خرابی‌هایی که در آن به بار آورده‌ایم) علم ممکن است آرزوهای انسان را برآورده سازد، اما خود را با آن‌ها تطبیق نمی‌دهد. در روسیه کمونیستی قرار بود علم چنین کند-حداقل تا جایی که به ژنتیک مربوط بود.
پس از رسیدن مولر به شوروی، دانشمندان برجسته ژنتیک شروع به «ناپدید» شدن کردند، زیرا به نظریه غالب اعتقادی نداشتند. عامل این کار شارلاتان جاه طلب و نیرنگ بازی به نام تروفیم لیسنکو بود که ادعا داشت که به لامارکسیسم معتقد است. این نظریه که وارثت ارگانیسم‌ها (از جمله انسان) می‌تواند تحت تأثیر محیط (مانند جامعه) قرار بگیرد جاذبه‌ی مسلمی برای متفکران علمی با ظرفیت استالین داشت. خصایص اکتسابی (مانند اعتقاد به کمونیسم) می‌توانست به وراثت برسد و در آن صورت نوع جدیدی از موجود انسانی در اتوپیای آینده ظاهر می‌شد.
نظریات لیسنکو زیست‌شناسی روسیه را به مدت سی سال (1964-1934) به موضوع خنده دای تبدیل کرد. در این دوران از دانشمندان جدی انتظار می‌رفت تا باور کنند که گندم در شرایط کاشت مناسب می‌تواند دانه‌ی چاودار تولید کند، و مشابه همین داستان‌های گزاف. (به همین گربه‌های خانگی که در طبیعت به حالت وحشی زندگی کنند می‌توانند پلنگ تولید کنند-که باید شهروندان شوروی را نسبت به گربه ولگرد محتاط کرده باشد) مولر استدلال می‌کرد که چنین مزخرفاتی را تابش اشعه‌ی x به کلی منتفی کرده است. مگس‌هایی که در معرض این اشعه قرار می‌گرفتند نیز جهش‌های «طبیعی» ایجاد می‌کردند، که ثابت می‌کرد که نتیجه تغییرات شیمیایی داخلی بودند و هیچ رابطه‌ای با جامعه مگس‌ها نداشت. مولر به آمریکا بازگشت و در آن جا به یک مبارز فعال علیه سوءاستفاده از علم، و نیز سوء استفاده از خودش تبدیل شد.
وراثت در اثر واکنش‌های شیمیایی انجام می‌شود، اما چگونه؟ هنگامی که کروموزوم‌های حاوی ژن‌ها تجزیه شدند معلوم شد که از پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل یافته‌اند. یکی از این دو و یا هر دو حامل اطلاعات ژنتیکی بودند. مسلم بود که پروتئین‌ها در این کار دخالت دارند، زیرا ساختمان متنوع‌تری دارند و به این علت به نظر می‌رسید که اطلاعات بیشتری را می‌توانند در خود جای دهند.
این حدس و گمان ا در نتیجه‌ی آزمایش‌های دو باکتری شناس که در دو سوی اقیانوس اطلس کار می‌کردند رد شد. در سال‌های 1920 فرد گریفیث آزمایش‌هایی را بر روی پنوموکوکسی، باکتری عامل ذات الریّه، انجام داده بود. کلنی‌های پنونوموکوکسی هنگامی که بیماری زا بودند که زیر میکروسکوپ صاف و براق به نظر می‌رسیدند، اما هنگامی که بیماری زا نبودند، ناهموار به نظر می‌آمدند، هنگامی که پنوموکوکسی‌های صاف و بیماری زا حرارت داده می‌شدند، کشته شده و ناهموار و غیر بیماری زا می‌شدند.
هنگامی که گریفیث سلول‌های ناهموار و غیر بیماریزا و یا سلول‌های صاف کشته شده را که غیر بیماریزا بودند به موش تزریق می‌کرد، موش به طور طبیعی زنده می‌ماند. اما اگر به موش سلول‌های ناهموار و زنده را با سلول‌های صاف و کشته شده تزریق می‌کرد، موش به بیماری مبتلا می‌شد. هنگامی که این موش‌ها را آزمایش کرد متوجه شد که حاوی سلول‌های صاف و بیماری زا هستند. این سلول‌ها ظاهراً از مخلوط دو سلول تزریقی ایجاد شده بودند. چیزی در سلول‌های مرده باعث بروز این تغییر در سلول‌های زنده شده بود. ظاهراً یک ماده غیر زنده از سلول‌های صاف می‌توانست با عنصری از سلول‌های ناهموار ترکیب شود.. بررسی‌های بعدی نشان داد که این تغییر دائمی است و به نسل بعدی سلول‌ها به ارث می‌رسد. یک ماده شیمیایی غیر زنده ژن زنده را منتقل کرده و آن را تغییر داده بود.
اسوالد آوری باکتری شناس آمریکایی که در موسسه‌ی را کفلر در نیویورک کار می‌کرد سعی کرد تا این «عامل تغیر دهنده» را جدا سازد. او در سال 1944 نشان داد که این عامل یک اسید نوکلئیک و به طور دقیق‌تر اسید دزوکسی ریبونوکلئیک است (که به نام DNA شناخته می‌شود) تا این مرحله پیشرفت زیادی در مورد تجزیه شیمیایی DNA انجام شده بود بدون این که اهمیت آن شناخته شود. در واقع عکس آن بود. دیدگاه منفی نسبت به DNA بیشتر به علت پی. ای. تی لون شیمیدان روسی الاصل بود که در موسسه‌ی راکفلر کار می‌کرد. تجزیه شیمیایی نشان داده بود که DNA دارای چهار باز آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین است. این بازها به ترتیب‌های مختلفی در طول یک ساختمان اتصال دهنده قرار داشتند:
تصور می‌شد که اطلاعات ژنتیکی احتمالاً با تغییر مقدار هر یک از این بازها حمل می‌شود. اما تجزیه‌ی شیمیایی با بهترین دستگاه‌های آن موقع توسط لون نشان می‌داد که DNA همیشه مقدار مساوی از هر چهار باز را دارد. او نتیجه گرفت که DNA ساختمان ساده و کم اهمیتی دارد. او همانند بقیه معتقد بود که پروتئین درون کروموزوم‌ها حامل اطلاعات ژنتیکی است.
این دیدگاه باید توسط یافته‌های همکار لون یعنی آوری نابود می‌شد که DNA را «عامل تغییر دهنده» معرفی کرده بود. اما لون و آوری با هم نمی‌ساختند. این دو از نظر روحیه مانند خرگوش و لاک پشت بودند. لون ظاهر قابل توجه و تا حدودی نا آرامی داشت: چشم‌هایش در زیر انبوه موها با عینکی تیره پنهان شده بود. او که فردی پرکار و کله شق بود، در زندگی علمی خود تعداد شگفت‌آور هفتصد مقاله منتشر ساخت-و خود را نابغه‌ی مستقر در این موسسه می‌دانست. از سوی دیگر آوری آدمی گوشه‌گیر بود: او فرزند یک روحانی انگلیسی متمایل به تصوّف بود. او با دقت بیش از حد کار می‌کرد؛ اعتقادی به سر و صدا راه انداختن در مورد یافته‌هایش نداشت. در نتیجه اهمیت کارهای او توسط لون جنجال برانگیز به کناری رانده شد. به نظر لون کمرویی آوری ناشی از بی‌اعتمادی به‌یافته‌هایش بود.
با این وجود، آزمایش‌های بیشتر لون نشان داد که اسیدهای نوکلئیک ساختمانی بسیار پیچیده از آن چه در ابتدا فکر می‌کردند دارد. DNA یک «ستون فقرات» یا محور دارد که از مولکول‌های قند (دزوکسی ریبوز) تشکیل یافته که توسط یک پیوند (فسفودی استر) به هم متصل شده است. به هر یک از مولکول‌های قند یکی از چهار باز متصل است. چنین مولکولی بسیار بزرگ بود و ظاهراً می‌توانست اطلاعات ژنتیکی را حمل کند. یافته‌های آوری می‌باید پذیرفت می‌شد، اما با اکراه. لاک پشت هم می‌باید نقش خود را بازی می‌کرد.
در دانشگاه کلمبیا در نیویورک که در همان نزدیکی بود، اروین شارگاف شیمیدان چک، بی‌درنگ به مطالعه‌ی بیشترDNA پرداخت. او با استفاده از تجزیه‌ی شیمیایی کمّی دریافت این طور که پیداست، گونه‌های مختلف DNA مشخصه خود را دارند. با استفاده از آخرین روش‌های خالص سازی، او توانست چهار باز ازته را جدا کند، یعنی: آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G)، و سیتوزین (C). در سال‌های 1950 او متوجه شد که بر خلاف نظریات پیشین این چهار باز G,T,A و C به مقدار دقیق برابر نیستند، او متوجه شد که:
A +G = C +T
و.
G = C و A = T
«قاعده شارگاف» آن چنان که بعداً معروف شد مسلماً در آینده تجزیه‌ی شیمیایی DNA نقش بسیار اساسی داشت.
منبع:
استراترن، پل؛ (1389) شش نظریه‌ای که جهان را تغییر داد، ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری و بهرام معلمی، تهران، انتشارات مازیار، چاپ چهارم.
کشف ساختمان DNA در واسط این قرن، دانش کاملاً نوینی را ایجاد کرد. این دانش، زیست‌شناسی مولکولی بود که اسرار خود حیات را آشکار می‌ساخت. اکنون زیست‌شناسی مولکولی، فیزیک هسته‌ای نیمه‌ی دوم قرن بیستم شده بود.
اکتشافاتی که در این زمینه انجام می‌شود (و اکتشافات احتمالی که انجام خواهد شد) دارند تمامی تصور ما را از حیات تغییر می‌دهند. همانند کودکان، ما واحدهای ساختمانی نهایی حیات را کشف کرده‌ایم و نیز داریم یاد می‌گیریم که چگونه آن‌ها را می‌توان از همدیگر جدا ساخت. بار دیگر علم بر اخلاقیات پیشی گرفته. ما داریم به دانش خطرناکی دست می‌یابیم بدون آن که دید روشنی نسبت به استفاده از آن داشته باشیم. هنوز هم به مقدار اندکی با مسایل اخلاقی ناشی از فیزیک هسته‌ای درگیر هستیم (که ممکن است ما را نابود کند). زیست‌شناسی مولکولی به ما نشان می‌دهد که چگونه حیات را تقریباً به هر چیزی تبدیل کنیم.
این امکانات ترسناک به ندرت در پیش چشم آن‌هایی بود که در پی کشف «اسرار حیات» بودند. در نظر آن‌ها این یکی از ماجراجویی‌های علمی بزرگ بود. این ماجراجویی ممکن است هدف‌های خالصانه‌ای داشته است، اما آن‌هایی که درآن شرکت داشتند از ضعف‌های اخلاقی انسانی مصون نبودند. تمامی حیات انسانی در این جا حاضر است: جاه طلبی، هوش فوق العاده، حماقت، آرزوی خام، بی‌کفایتی، و شانس محض (هم خوب و هم بد) -همه‌ی این‌ها نقشی به عهده داشتند. جستجو برای اسرار حیات هیچ تفاوتی با خود حیات نداشت؛ و پاسخ آن، هنگامی که سرانجام کشف شد، در همان مقوله جای گرفت. ساختمان DNA به طور شریرانه‌ای پیچیده و به طور شگفت آوری زیبا است و تخم تراژدی را در خود دارد.
در راه رسیدن بهDNA: سرگذشت ژنتیک
تا بیش از یک قرن پیش، ژنتیک بیشتر قصه‌های پیرزنان بود. مردم می‌دیدند که چه چیزی رخ می‌دهد، اما هیچ اطلاعی نداشتند که چگونه و چرا رخ می‌دهد. اشاره به ژنتیک، به دوران باستان برمی‌گردد. برطبق کتاب پیدایش حضرت یعقوب برای این که بزها و گوسفندانش نوزادان نقطه دار و خالدار بزایند روش مطمئنی داشت. او برای این کار آن‌ها را در برابر شاخه‌ای که نوارهایی از پوست آن کنده شده بود و رگه‌ها و لکه‌هایی داشت به جفت‌گیری وامی‌داشت.واقع بینانه تر از آن بابلیان بودند که می‌دانستند برای این که درخت خرما میوه دهد گردو درخت نر را باید بر مادگی درخت ماده بپاشند. فلاسفه‌ی یونان در عهد باستان اولین کسانی بودند که به شیوه‌ای علمی به جهان نگریستند. در نتیجه آن‌ها در مورد تقریباً همه چیز نظریه‌هایی ارائه دادند. مشاهدات ارسطو او را به این نتیجه رساند که جنس مذکر و مؤنث سهم یکسانی در ایجاد فرزندان خود ندارند. سهم آن‌ها از نظر کیفیت متفاوت است: جنس مؤنث «ماده» و جنس مذکر «صورت» را می‌بخشد.
یک عقیده‌ی رایج در دوران باستان این بود که اگر زنی ازدواج کرده و فرزندی بیاورد، خصوصیات پدر آن‌ها در فرزندان بعدی این زن از هر مرد دیگری ظاهر خواهد شد. یونانیان باستان برای این قصه پریان یک واژه شبه علمی نیز ساختند و آن را دورزایی Telegony نامیدند.
جالب‌تر از آن نظریه‌ی همه پیداییpangenesis بود بر این مبنا که هر اندام بدن ذرات خودش را ترشح می‌کند که بعداً با همدیگر ترکیب شده و جنین را می‌سازند. چنین نظریاتی در قرون متوالی در ژنتیک بارها مطرح شده‌اند درست مانند پیدایش مجدد خصایص ژنتیک. (همه پیدایی پس از 2000 سال دوباره رایج گشت و حتی توسط داروین هم پذیرفته شد).
زیست‌شناسی، و همراه با آن ژنتیک به آستانه‌ی علم پا گذاشت. این کار فقط به خاطر ابداع میکروسکوپ انجام شد که در اوایل سال‌های 1600 میلادی توسط عدسی ساز و بدل ساز هلندی زکریا ژانسن اختراع شد. میکروسکوپ منجر به کشف سلول شد. (این واژه ابتدا توسط فیزیکدان انگلیسی رابرت هوک به کار گرفته شد، که به نادرست در مورد فضاهای کوچک به جا مانده از سلول‌های مرده به کار می‌رفت که برایش یادآور سلول زندان بود).
کشف سلول‌های جنسی (یا سلول‌های ژرم) هیجان زیادی را ایجاد کرد. به زودی مشتاقانی که به میکروسکوپ دسترسی داشتند متقاعد شدند که آن‌ها در درون هر سلول یک «آدم کوچولو» دیده‌اند و این طور به نظر می‌رسید که گویا مشکل تولید مثل حل شده است. مهم‌تر آن که گیاه‌شناس انگلیسی نهمیا گریو چنین ابراز کرد که گیاهان و جانوران «حاصل تدبیر یک عقل» بوده‌اند. او گفت که گیاهان هم اندام‌های جنسی دارند و رفتار جنسی از خود نشان می‌دهند. هنگامی که زیست‌شناس پیش‌آهنگ سوئدی کارل لینه طبقه‌بندی گونه‌های گیاهان و جانوران را منتشر ساخت، راه برای پژوهش‌های سیستماتیک بیشتر گشوده شد. مطالعه‌ی دورگه‌ها منجر به بررسی بیشتر ماهیت ماده ژنتیک شد.
برای قرن‌ها و به طور وسیعی پذیرفته شده بود که وراثت توسط خون منتقل می‌شود. (منشاء اصطلاحاتی مانند «خون اشرافی»، «رابطه‌ی خونی»، «خون مخلوط» و غیره نیز همین است). این دیدگاه نه تنها بی‌پایه بود، بلکه ناکافی بود. چگونه ممکن است والدینی از همان «خون» نوزادانی متفاوت به وجود آورند؟ نیز علت ظهور خصلت‌هایی که در هیچ یک از والدین وجود ندارد، اما در اجداد و بستگان دور دیده می‌شود که مدت‌ها است درگذشته اند چیست؟ مثلاً در پرورش اسب‌های اصیل مسابقه همه می‌دانند اسب ابلق پس از دوازده نسل فاصله زاده می‌شود. (این مثال یکی از فرصت‌های از دست رفته بزرگ ژنتیک را نمایان می‌سازد. تمام اسب‌های اصیل مسابقه در انگلیس از اخلاف چهل و سه «مادیان سلطنتی» هستند که توسط چارلز دوم به انگلستان وارد شد و سه اسب نر شرقی که چند سال پیش از آن وارد شده بودند. دفتر راهنمای پرورش اسب‌ها رابطه‌ی خونی هر یک را تا اصل آن‌ها ردیابی کرده و توضیحاتی در مورد هر یک از فرزندان آن‌ها ارائه می‌دهد. بیش از یک قرن پیش از پیدایش دانش ژنتیک هر مربی اسب اطلاعات کافی را در سر انگشتان خود داشت تا این دانش را بنیان نهد.)
بالاخره در اواسط قرن هجدهم، دانشمندان شروع کردند به نظریه‌پردازی در مسیری که برای پرورش دهندگان اسب‌های مسابقه بسیار واضح بود. نظریه‌ی تکامل شروع کرد به انتشار یافتن. یکی از اولین ارائه دهندگان این نظریه فیلسوف-شاعر-دانشمند قرن هجدهم به نام اراسموس داروین (پدربزرگ چارلز داروین مشهور بود). اراسموس داروین باور داشت که گونه‌ها تغییرپذیر هستند. هر موجود دارای «شهوت، اشتها، و میل به امنیت» اندام‌هایش با محیط اطرافش سازگاری می‌یابد. ولی چگونه؟
طبیعی دان فرانسوی ژان لامارک اولین نظریه یکپارچه در مورد تکامل را ارائه کرد. لامارک که در سال 1744 به دنیا آمده بود، فرزند یک اشرافی ورشکسته بود. در سن سی و هفت سالگی گیاه‌شناس امپراطور فرانسه شد. هنگامی که انقلاب فرانسه آغاز شد لویی شانزدهم، همراه با هر که خون اشرافی داشت، اعدام شد. اما لامارک به سرعت یک پوشش اجتماعی مناسب پیدا کرد و در پاریس استاد جانورشناسی شد. در پرتو این تجربه، عجیب نیست که لامارک به تأخیر محیط بر تکامل اعتقاد داشت.
برطبق نظریه‌ی لامارک «خصایص اکتسابی به وراثت می‌رسند». به عبارت دیگر مردی که شمشیرباز ماهری است، این مهارت را به پسرش منتقل می‌کند. این موضوع تقریباً ممکن به نظر می‌رسد-به ویژه اگر خانواده باخ را در نظر آوریم. یک پسر غالباً خصایصی را نشان می‌دهد که توسط پدرش کسب شده است. پسر شمشیرباز ممکن است خصلت ورزشکاری و چابکی پدرش را به ارث برده باشد، اما نه مهارت واقعی او را. خطای نظریه «خصایص اکتسابی» با این مثال نشان داده می‌شود: اخلاف یابوهای معدن با این که نسل‌هاست که برای کار در معادن زغال سنگ پس از تولد کور می‌شوند، هنوز کور به دنیا نمی‌آیند. با این حال کمی پس از مرگ لامارک نظریه تکامل به تدریج بیشتر گسترش پیدا کرد. (هم اکنون مجسمه‌ای در باغ لوگزامبورگ پاریس وجود دارد که در زیر آن نوشته است «بانی نظریه تکامل»).
پدر نظریه تکامل در طی زندگانی خود کمتر شناخته شد، اما پدر ژنتیک هیچ گاه شناخته نشد. گرگوار مندل در سال 1822 در سیلسیا به دنیا آمد که در آن زمان بخشی از امپراتوری اتریشی-مجاری بود. پدر و مادر او روستایی بودند و او مجبور شد به علت فقر مالی تحصیل در دانشگاه را رها کند. برای ادامه تحصیل کشیش شد و به آموختن علوم پرداخت ولی در آزمون‌های آن رد شد. ظاهراً علت آن «فراموشی در امتحانات» بود، اما این که او کم‌ترین نمره را در زیست‌شناسی آورد نشانه مقاومت عمیق او نسبت به معرفت سازمان یافته بود.
با وجود این، مندل نبوغ خود را در همین سازمان دادن و طبقه‌بندی کردن زیست‌شناسی نشان داد. مندل در دیری بیرون از به رنو، در جمهوری چکسلواکی سکونت گزید. مندل که به کار در باغچه این دیر گمارده شده بود شروع به یک رشته آزمایش‌هایی بر روی نخود خوراکی کرد. او هفت خصلت متفاوت این گیاه را مانند رنگ گل‌ها، ارتفاع، و شکل دانه آن‌ها، و غیره را مطالعه کرد. او متوجه شد که اگر گروه گیاهان بلند را با گیاهان کوتاه درآمیزد نسل بعدی گیاهان بلندی خواهند بود اما وقتی نسل اول این گیاهان دورگه با همدیگر آمیزش می‌کرد، 75 درصد نخودها بلند و 258 درصد کوتاه بودند.
مندل نتیجه گرفت که هر خصلت در این گیاه توسط دو «عامل» تعیین می‌شود که هر یک از سوی یکی از دو والدین اولیه داده شده‌اند. مثلاً خصلت بلندی گیاه توسط یک عامل «بلندی» و یک عامل «کوتاهی» تعیین می‌شد. هر دو عامل «بلندی» و «کوتاهی» در گیاه باقی می‌ماندند. این دو عامل با همدیگر مخلوط نمی‌شدند و هویت مجزای خود را داشتند-ولی یکی از آن‌ها غالب بود. دراین مورد عامل «بلندی» غالب بود. به همین علت است که وقتی دو گیاه با هم آمیزش می‌یافتند، نسل دورگه حاصل از آن‌ها همگی بلند بودند. اما وقتی همین گیاهان دورگه با هم آمیزش می‌کردند، عامل «بلندی» و عامل «کوتاهی» جدا شده و شکل خود را پیدا می‌کردند.
هر یک از والدین یک عامل به هر یک از فرزندان خود داده و چهار ترکیب ممکن ایجاد می‌کند. به همین علت است که پس از اولین آمیزش نسبت 75% : 25% گیاهان بلند و کوتاه پیش می‌آید. چیزی را که مندل «عامل» می‌نامید، امروزه آن را به نام ژن می‌شناسند. به نظر می‌رسید که ژن‌ها کلید حل معمای وراثت را دارند. پس از انجام بیش از بیست هزار آزمایش، مندل به نتایج بیشتری رسید. نخست آن که گیاهان تعداد مساوی از «عامل‌ها» (یا ژن‌ها) را از والدین خود به ارث می‌برند. یک زوج ژن‌های از هم جدا شده همیشه مستقل از همدیگر دوباره با هم جفت می‌شوند. علاوه بر آن مندل اظهار داشت که ژن‌ها از طریق سلول‌های جنسی انتقال می‌یابند.
اما این امر در سال‌های آینده تحقق پذیرفت. تعجبی ندارد که فقط چند دانشمند عمده مجله انجمن علوم طبیعی را مطالعه می‌کردند. در آن وقت هیچ کس به‌یافته‌های انقلابی مندل علاقه‌مند نبود، بنابراین او مقاله‌اش را برای گیاه‌شناس معروف آلمانی فون نگلی در دانشگاه مونیخ فرستاد. متأسفانه نگلی به نظریه‌ی عجیب خلق الساعه اعتقاد داشت. به نظر او خصایص زیستی به طور خود به خودی توسط طبیعت در سطح سلولی ایجاد می‌شوند، سپس این خصایص با هم جمع شده و یک نژاد خالص را می‌سازند. بدین سان ایجاد گونه‌ها علت خاصی نداشت و حاصل تمایل بدون اختیار طبیعت بود. برطبق این نظریه، دورگه‌ها عجایب طبیعت بودند و مدارک تجربی مندل ربطی با آن نداشتند.
با وجود سال‌ها پژوهش پرزحمت مندل، نگلی به او گفت که اگر می‌خواهد دیگران را به‌یافته‌های خود متقاعد کند لازم است تا آزمایش‌های بیشتری را انجام دهد. نگلی پیشنهاد کرد که این بار از علف باز (از خانواده آفتاب گردان) استفاده کند. متأسفانه علف باز یک مورد استثنایی است و نتایج مندل با یافته‌های پیشین او جور درنیامد. مندل تاحدودی ناامید شد و در همین ایام به ریاست دیر خود انتخاب شد. او برای انجام آزمایش‌های بیشتر به همان مقیاس وسیع دیگر وقت نداشت و در سال 1884 بدون این که شناخته شود درگذشت.
در سال 1900 بود که کارهای مندل مورد توجه قرار گرفت. فقط در آن زمان، یعنی سی و چهار سال پس از انتشار مقاله اصلی‌اش بود که تحسین همگانی را برانگیخت. اما چنین شهرت گسترده‌ای معایب خود را دارد. در سال 1936 یافته‌های مندل توسط دانشمند انگلیسی سر رونالد فیشر، یکی از پیشگامان آمار جدید بررسی شد و او متوجه شد که مندل یک گناه غیرقابل بخشش علمی را مرتکب شده است. در چندین مورد مندل در ارقام خود دست برده بود تا آمارهایش با نظریه‌اش جور دربیاید.
خوشبختانه در این مرحله دانش ژنتیک به خوبی و کاملاً پاگرفته بود و دیگر امکان نداشت با این افشاگری از میان برود. (مورد بالا فقط مختص به ژنتیک جدید نیست. مارگارت مید مادر مردم شناسی جدید، با انتشار کتاب بلوغ در ساموآ در سال 1928 خود را به عنوان رهبر در رشته‌ی خود شناساند. سال‌ها بعد، هنگامی که مردم شناسی ساختار مستحکمی بر پایه‌های آن ساخته بود، معلوم شد که بسیاری از یافته‌های رنگین و خوشبینانه در پژوهش‌های او تخیل محض است. اما مردم شناسی هم، مانند ژنتیک به حد کافی پای گرفته بود تا با این حقایق از میان نرود.)
مندل نظریه‌ی «خونی» وراثت را-مبنی بر این که خصایص والدین در فرزندانشان مخلوط می‌شوند-به طور قاطع رد کرد. اما از آن جایی که کارهای او ناشناخته ماند، این نظریه همچنان رایج بود. حتی چارلز داروین اعتقاد داشت که وراثت به همین ترتیب انتقال می‌یابد.
داروین دورزایی را هم پذیرفته بود-زیرا موردی را دیده بود که در آن مادیانی که قبلاً با یک گورخر جفت‌گیری کرده بود پس از جفت‌گیری با یک اسب عربی کره‌ای زاییده بود شبیه گورخر؛ و داروین برخلاف مارگارت مید یا مندل دقت زیادی نسبت به حقایق داشت. فقط می‌توانیم فرض کنیم که صاحب گورخر داروین را فریب داده و یا یکی از اجداد این اسب گورخر بوده است.
خوشبختانه کارهای داروین در زمینه‌های مربوط به تکامل ماندگارتر بود. انتشار اصل انواع در سال 1859 نظریه «انتخاب اصلح» را ارائه داد. گونه‌ها توسط انتخاب طبیعی تکامل پیدا می‌کردند. به این ترتیب به نظر می‌رسید که تمامی سرگذشت حیات بر روی زمین توضیح داده می‌شود.
با وجود همه این‌ها، طرفداران فرانسوی لامارک همچنان وراثت خصایص اکتسابی را باور داشتند. به نظر آنان گردن دراز زرافه در نتیجه‌ی کشیدن گردن طی نسل‌ها برای رسیدن به شاخه‌های بالاتر بود. این نظریه در سال‌های 1890 میلادی توسط زیست‌شناس آلمانی آگوست وایزمن سنگدل به طور قاطع رد شد که به نظر می‌رسد تحت تأثیر شعرهای زمان کودکی خویش بود. برای یادآوری صحنه‌هایی از «سه موش کور» او آزمایش‌هایی را با قطع دم موش‌ها در چندین نسل انجام داد. علی رغم این آزمایش بی‌رحمانه ی او، دم موش‌ها نه از بین رفت و نه کوتاه‌تر شد. وایزمن نتیجه‌ی مهمی از این آزمایش‌ها گرفت: وراثت از طریق سلول‌های جنسی انجام می‌گیرد و از حوادثی که برای ارگانیسم رخ می‌دهد تأثیری نمی‌پذیرد.
اسطوره‌ی دیرپای دیگر یعنی نظریه‌ی خونی سرانجام توسط پسرعموی داروین به نام فرانسیس گالتون بی‌اعتبار شد. در یک رشته آزمایش‌هایی که بدون در نظر گرفتن احساسات انجام شد ولی بسیار حیاتی بود، گالتون خون خرگوش‌های سفیدرنگ را به خرگوش‌های سیاه رنگ تزریق کرد. ممکن است که خرگوش‌ها احساس کرده باشند که دارند سبزرنگ می‌شوند، اما انتقال خون هیچ تأثیری نداشت. هنگامی که خرگوش‌های سیاه رنگ حالشان به قدر کافی خوب شد تا کارهای روزانه‌شان را از سر گیرند، معلوم شد که هیچ یک از نوزادانشان پوست سفید ندارند. مطمئناً وراثت از طریق خون منتقل نمی‌شد.
ممکن است داروین توضیح داده باشد که برای خصایص موروثی چه چیزی اتفاقی می‌افتد، اما این که چگونه این خصایص از نسلی به نسلی دیگر منتقل می‌شوند هم چنان در پرده ابهام ماند. وایزمن و گالتون به طور قاطع نشان دادند که وراثت در سطح سلولی انجام می‌شود. توسط «عامل» ها (ژن‌ها) یی انتقال می‌یابد، اما این اطلاعات هنوز در شماره‌های قبلی مجله انجمن علوم طبیعی برونو پنهان مانده بود.
در همین حال در زمینه‌هایی که در آن موقع کم‌ترین رابطه‌ای را با ژنتیک نداشت پیشرفت‌هایی حاصل شده بود. در سال 1869 بیوشیمیست بیست و پنج ساله سوئیسی به نام فردریخ میشر در توبینگن داشت بر روی ترکیب گلبول‌های سفید خون تحقیق می‌کرد. او بانداژهایی که از اتاق عمل بیمارستان محل به دست می‌آورد به عنوان منبع این گلبول‌ها استفاده می‌کرد. با افزودن محلول اسید کلریدریک او می‌توانست هسته خالص گلبول را به دست آورد. او سپس آن‌ها را با افزودن یک ماده قلیایی و سپس اسیدی بیشتر تجزیه کرد. در این جریان او یک رسوب سفیدرنگی به دست آورد که با مواد آلی شناخته شده تا آن موقع کاملاً تفاوت داشت. او این رسوب را «نوکلئین» نامید-زیرا بخشی از هسته این سلول بود. امروزه آن را به نام DNA می‌شناسیم.
ده سال پس از آن یکی از پیشگامان تحقیق بر روی ساختمان سلول‌ها در آلمان به نام وال‌تر فلمینگ شروع به استفاده از رنگ‌های آنیلین برای رنگ آمیزی هسته سلول‌ها کرد که تازه کشف شده بود. او متوجه شد که این رنگ‌ها ساختمان‌های نوار مانند درون هسته سلول را رنگ آمیزی می‌کنند. فلمینگ آن‌ها را کروماتین (مشتق از واژه یونانی کروما به معنی رنگ) نامید. چند سال بعد معلوم شد که نوکلئین و کروماتین با این رنگ‌ها دقیقاً واکنش مشابهی دارند. به نظر می‌رسید که از یک ماده تشکیل شده‌اند. کروماتین از چیزی که ما آن را کروموزم می‌نامیم تشکیل شده است، و آن به نوبه‌ی خود حاوی نوکلئین-یا DNA-است؛ و ژن‌هایی را که مندل کشف کرد از DNA تشکیل شده‌اند. تمام این اطلاعات پراکنده داشتند به هم می‌پیوستند.
در هر حال این‌ها را فقط با نگاه به گذشته می‌توانیم دریابیم. در آن زمان این پیشرفت‌ها ناپیوسته بودند. آن‌هایی که به آن مشغول بودند. نمی‌دانستند کارهایشان به کجا می‌کشد-حتی اگر هدف‌های مشخصی داشتند (مانند کشف ساختمان سلول یا شناخت الگوهای وراثت). فقط هنگامی که بین این اکتشافات ارتباطی برقرار می‌شد، تصویر کامل نمودار می‌شد.
در سال‌های 1870 زیست‌شناسی آلمانی اسکار، هرت ویگ هنگامی که داشت خارپوست دریایی را در زیر میکروسکوپ که تازه اختراع شده بود، مطالعه می‌کرد کشف مهمی کرد. هنگام باروری، اسپرم به درون تخمک نفوذ کرده و هسته اسپرم با هسته تخمک ترکیب می‌شد. اهمیت کروماتین (کروموزوم‌ها) در این فرآیند باروری هنگامی آشکار شد که رویان شناس بلژیکی ادوارد وان بندن به مطالعه یک کرم رورده‌ای به نام آسکاریس مگالوسفالا (Ascaris megalocephala)مشغول بود که در اسب‌ها یافت می‌شود. این پارازیت که سر بزرگی دارد و فقط چند کروموزوم بزرگ داشت که مشاهده آن را آسان‌تر می‌کرد. بندن متوجه شد که در جریان باروری، هم اسپرم و هم تخمک به تعداد برابری کروموزوم به میان می‌گذارند. او هم چنین کشف کرد که تعداد کروموزوم‌های یک سلول ثابت است و برحسب گونه‌های مختلف متفاوت است (مثلاً کرم روده فقط چهار کروموزوم و سلول انسان چهل و شش کروموزوم دارد.)
اما اگر هم هسته اسپرم و هم هسته تخمک تعداد مساوی کروموزوم داشتند و هر دو به مقدار مساوی کروموزوم در میان می‌گذاشتند، تعداد کروموزوم‌ها می‌باید در مرحله باروری دو برابر شود. بندن متوجه شد که چنین چیزی پیش نمی‌آید. در عوض شماره کروموزوم‌ها ثابت می‌ماند که شماره مشخص کروموزوم‌های همان گونه بود. بندن این فرایندی را که طی آن شماره کروموزم ها در سلول‌های جنسی (که از اتحاد اسپرم و تخمک به وجود می‌آمد) نصف می‌شد میوز (meiosis)نام گذاشت که از واژه یونانی به معنای «کاهش دادن» گرفته شده است. سرانجام میوز توسط فلمینگ کاشف اصلی کروماتین توضیح داده شد. او متوجه شد که گروه‌های کروموزوم به جای اتحاد مستقیم، از طول به دو نیمه مشابه تقسیم می‌شوند. این نیمه‌ها در سراسر سلول پراکنده شده و سپس با همدیگر ادغام می‌شوند. دراین جا هم در سطح سلولی، فرایندی بود که شباهت عجیبی به تقسیم «عامل‌ها» ی مندل داشت.
در اوایل قرن بیستم آزمایشگر آمریکایی توماس هانت مورگان از این شباهت آگاه شد؛ اما هنوز یافته‌های مندل را قبول نداشت. مورگان، نبیره‌ی مردی که سرود ملی آمریکا را ساخته بود، یک رشته آزمایش‌هایی را بر روی مگس میوه دروزوفیلا (Drosophila)انجام داد. این مگس‌ها دوره عمری برابر چهارده روز دارند که کارهای سریع آماری را با آن‌ها ممکن می‌سازد. علی رغم پیداکردن تفاوت‌هایی با کارهای مندل (که ربطی با دستکاری‌های گهگاه مندل نداشت)، مورگان سرانجام معتقد شد که مندل راه درستی را پیموده است.
مورگان کارهای مندل را روی «عامل‌ها» (ژن‌ها) گسترش داده و نشان داد که دروزوفیلا چهار گروه ژن‌های متصل به هم دارد. این حقیقت که بعضی ژن‌ها نسل اندر نسل غالباً با همدیگر می‌ماندند نشان می‌داد که یک مکانیسم اتصالی وجود دارد. مورگان نتیجه گرفت که این ژن‌ها فقط بر روی کروموزوم‌ها می‌توانند به همدیگر متصل باشند. از آن جایی که فقط چهار گروه ژن وجود داشت، او نتیجه گرفت که دروزوفیلا فقط چهار کروموزوم دارد.
پژوهش‌های آماری بعدی نشان داد که جور شدن خصایص دروزوفیلا از قوانین مندل تبعیت نمی‌کند. این را می‌شد به دو نیمه شدن و ترکیب دوباره کروموزوم‌ها نسبت داد که فلمینگ بیش از آن مشاهده کرده بود. دو نیمه شدن کروموزوم‌ها باعث می‌شد که بعضی از ژن‌ها روی همان کروموزوم دوباره جور شوند، در حالی که ژن‌های دیگر همچنان متصل می‌ماندند. معنی این جریان این بود که ژن‌هایی که در فاصله زیادتری از همدیگر بر روی کروموزوم‌ها قرار دارند احتمال زیادتری دارد که دوباره جور شوند؛ و هر چه که دفعات جور شدن بیشتر بود، فاصله ژن‌ها از همدیگر بیشتر بود. مورگان تشخیص داد که از ژن‌ها می‌توان نقشه برداری کرد.
در سال 1911 مورگان اولین نقشه‌ی کروموزومی را تهیه کرد و محل نسبی چهار ژن مربوط به جنس دروزوفیلا را نمایش داد. کمی بیش از یک دهه پس از آن، این نقشه راگسترش داد و محل نسبی بیش از 2000 ژن را بر روی چهار کروموزوم دروزوفیلا تعیین کرد. کارها به سرعت پیش می‌رفت.
هنگامی که یکی از شاگردان مورگان شیوه‌ای را برای افزایش جهش‌های دروزوفیلا کشف کرد، سرعت کارها از آن هم بیشتر شد. هرمان مولر کشف کرد که هنگامی که مگس‌ها اشعه‌ی ایکس می‌تاباند میزان جهش‌ها 150 برابر میزان طبیعی می‌شود. آن‌ها جهش‌هایی را نیز ایجاد می‌کردند که در طبیعت دیده نمی‌شد. دورگه‌هایی با بال‌ها و اندام‌های جنسی تغییر شکل یافته پدیدار می‌شدند. مولر نتیجه گرفت که اشعه‌ی x با عوامل شیمیایی درون ژن‌ها واکنش ایجاد می‌کند. اصولاً به نظر می‌رسید که جهش نتیجه یک واکنش شیمیایی باشد.
خوشحالی مولر از این کشف مهم با تشخیص یک واقعیت ترسناک پایان گرفت. دانش در حال پیشرفت بود بدون آن که کنترلی درکار باشد. افسانه خلق هیولا در آزمایشگاه توسط فرانکشتین داشت واقعیت می‌یافت. پس می‌شد از اشعه x برای ایجاد انسان‌های جهش یافته هم استفاده کرد. ژنتیک داشت از خطرهای ذاتی خود آگاه می‌شد. اکتشافات انجام شده در این زمینه اکتشافاتی در مورد اسرار خود حیات بودند. این اکتشافات نشان می‌دادند که چگونه حیات از نسلی به نسل دیگر انتقال می‌یابد و چگونه تغییر می‌کند. آنچه را که دانسته می‌شد می‌توانستند به کار گیرند.
در آن زمان امکان جدا کردن ژن‌ها دور از دسترس بود. آنچه را که دانشمندان می‌توانستند ببینند، حتی در زیر قوی‌ترین میکروسکوپ‌ها، سایه‌ی تیره و تار کروموزوم‌ها بود. تا آن جایی که به ژن‌ها مربوط بود، علم هنوز در تاریکی پیش می‌رفت. اما وقتی مولر نشان داد که چگونه می‌توان جهش‌ها را افزایش داد، بدان معنی بود که اکنون خواص ژن‌ها را می‌توان بررسی کرد. ممکن بود نتوانیم ژن‌ها را ببینیم اما می‌توانستیم بدانیم که در آن جا چیست؟
آزمایش‌های مولر با اشعه‌ی x او را به شهرت رساند و در سال 1932 او کاری را در برلین پیدا کرد. یک سال بعد جهش خطرناکی (که تا آن جا که می‌دانیم از تابش با اشعه‌ی x ایجاد نشده بود) زمام امور سیاسی را در آلمان به دست گرفت. نه ساختار ژن هیتلر خوشایند مولر بود نه دیدگاه‌هایش در مورد ژنتیک، بنابراین او آلمان را ترک کرد. شگفتا، مولر فقط ماهی تابه را با آتش تعویض کرده بود. اکنون او در روسیه استالینی بود.
بر حسب تصادف، مولر در این جا با دومین موضوع ماوراء علمی خود مواجه شد که ژنتیک در قرن بیستم مجبور به مقابله با آن شد. کمونیسم داشت جهان آینده را خلق می‌کرد-مهندسی اجتماعی یک علم محسوب می‌شد-در همین طور بالعکس. اما جریان به همین سادگی‌ها هم نبود. در نهایت جهتی را که علم در پیش می‌گیرد همیشه یک انتخاب انسانی است. (ما برای ترک این سیاره راهی پیدا کرده‌ایم، اما نه برای تمیز کردن خرابی‌هایی که در آن به بار آورده‌ایم) علم ممکن است آرزوهای انسان را برآورده سازد، اما خود را با آن‌ها تطبیق نمی‌دهد. در روسیه کمونیستی قرار بود علم چنین کند-حداقل تا جایی که به ژنتیک مربوط بود.
پس از رسیدن مولر به شوروی، دانشمندان برجسته ژنتیک شروع به «ناپدید» شدن کردند، زیرا به نظریه غالب اعتقادی نداشتند. عامل این کار شارلاتان جاه طلب و نیرنگ بازی به نام تروفیم لیسنکو بود که ادعا داشت که به لامارکسیسم معتقد است. این نظریه که وارثت ارگانیسم‌ها (از جمله انسان) می‌تواند تحت تأثیر محیط (مانند جامعه) قرار بگیرد جاذبه‌ی مسلمی برای متفکران علمی با ظرفیت استالین داشت. خصایص اکتسابی (مانند اعتقاد به کمونیسم) می‌توانست به وراثت برسد و در آن صورت نوع جدیدی از موجود انسانی در اتوپیای آینده ظاهر می‌شد.
نظریات لیسنکو زیست‌شناسی روسیه را به مدت سی سال (1964-1934) به موضوع خنده دای تبدیل کرد. در این دوران از دانشمندان جدی انتظار می‌رفت تا باور کنند که گندم در شرایط کاشت مناسب می‌تواند دانه‌ی چاودار تولید کند، و مشابه همین داستان‌های گزاف. (به همین گربه‌های خانگی که در طبیعت به حالت وحشی زندگی کنند می‌توانند پلنگ تولید کنند-که باید شهروندان شوروی را نسبت به گربه ولگرد محتاط کرده باشد) مولر استدلال می‌کرد که چنین مزخرفاتی را تابش اشعه‌ی x به کلی منتفی کرده است. مگس‌هایی که در معرض این اشعه قرار می‌گرفتند نیز جهش‌های «طبیعی» ایجاد می‌کردند، که ثابت می‌کرد که نتیجه تغییرات شیمیایی داخلی بودند و هیچ رابطه‌ای با جامعه مگس‌ها نداشت. مولر به آمریکا بازگشت و در آن جا به یک مبارز فعال علیه سوءاستفاده از علم، و نیز سوء استفاده از خودش تبدیل شد.
وراثت در اثر واکنش‌های شیمیایی انجام می‌شود، اما چگونه؟ هنگامی که کروموزوم‌های حاوی ژن‌ها تجزیه شدند معلوم شد که از پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل یافته‌اند. یکی از این دو و یا هر دو حامل اطلاعات ژنتیکی بودند. مسلم بود که پروتئین‌ها در این کار دخالت دارند، زیرا ساختمان متنوع‌تری دارند و به این علت به نظر می‌رسید که اطلاعات بیشتری را می‌توانند در خود جای دهند.
این حدس و گمان ا در نتیجه‌ی آزمایش‌های دو باکتری شناس که در دو سوی اقیانوس اطلس کار می‌کردند رد شد. در سال‌های 1920 فرد گریفیث آزمایش‌هایی را بر روی پنوموکوکسی، باکتری عامل ذات الریّه، انجام داده بود. کلنی‌های پنونوموکوکسی هنگامی که بیماری زا بودند که زیر میکروسکوپ صاف و براق به نظر می‌رسیدند، اما هنگامی که بیماری زا نبودند، ناهموار به نظر می‌آمدند، هنگامی که پنوموکوکسی‌های صاف و بیماری زا حرارت داده می‌شدند، کشته شده و ناهموار و غیر بیماری زا می‌شدند.
هنگامی که گریفیث سلول‌های ناهموار و غیر بیماریزا و یا سلول‌های صاف کشته شده را که غیر بیماریزا بودند به موش تزریق می‌کرد، موش به طور طبیعی زنده می‌ماند. اما اگر به موش سلول‌های ناهموار و زنده را با سلول‌های صاف و کشته شده تزریق می‌کرد، موش به بیماری مبتلا می‌شد. هنگامی که این موش‌ها را آزمایش کرد متوجه شد که حاوی سلول‌های صاف و بیماری زا هستند. این سلول‌ها ظاهراً از مخلوط دو سلول تزریقی ایجاد شده بودند. چیزی در سلول‌های مرده باعث بروز این تغییر در سلول‌های زنده شده بود. ظاهراً یک ماده غیر زنده از سلول‌های صاف می‌توانست با عنصری از سلول‌های ناهموار ترکیب شود.. بررسی‌های بعدی نشان داد که این تغییر دائمی است و به نسل بعدی سلول‌ها به ارث می‌رسد. یک ماده شیمیایی غیر زنده ژن زنده را منتقل کرده و آن را تغییر داده بود.
اسوالد آوری باکتری شناس آمریکایی که در موسسه‌ی را کفلر در نیویورک کار می‌کرد سعی کرد تا این «عامل تغیر دهنده» را جدا سازد. او در سال 1944 نشان داد که این عامل یک اسید نوکلئیک و به طور دقیق‌تر اسید دزوکسی ریبونوکلئیک است (که به نام DNA شناخته می‌شود) تا این مرحله پیشرفت زیادی در مورد تجزیه شیمیایی DNA انجام شده بود بدون این که اهمیت آن شناخته شود. در واقع عکس آن بود. دیدگاه منفی نسبت به DNA بیشتر به علت پی. ای. تی لون شیمیدان روسی الاصل بود که در موسسه‌ی راکفلر کار می‌کرد. تجزیه شیمیایی نشان داده بود که DNA دارای چهار باز آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین است. این بازها به ترتیب‌های مختلفی در طول یک ساختمان اتصال دهنده قرار داشتند:
این دیدگاه باید توسط یافته‌های همکار لون یعنی آوری نابود می‌شد که DNA را «عامل تغییر دهنده» معرفی کرده بود. اما لون و آوری با هم نمی‌ساختند. این دو از نظر روحیه مانند خرگوش و لاک پشت بودند. لون ظاهر قابل توجه و تا حدودی نا آرامی داشت: چشم‌هایش در زیر انبوه موها با عینکی تیره پنهان شده بود. او که فردی پرکار و کله شق بود، در زندگی علمی خود تعداد شگفت‌آور هفتصد مقاله منتشر ساخت-و خود را نابغه‌ی مستقر در این موسسه می‌دانست. از سوی دیگر آوری آدمی گوشه‌گیر بود: او فرزند یک روحانی انگلیسی متمایل به تصوّف بود. او با دقت بیش از حد کار می‌کرد؛ اعتقادی به سر و صدا راه انداختن در مورد یافته‌هایش نداشت. در نتیجه اهمیت کارهای او توسط لون جنجال برانگیز به کناری رانده شد. به نظر لون کمرویی آوری ناشی از بی‌اعتمادی به‌یافته‌هایش بود.
با این وجود، آزمایش‌های بیشتر لون نشان داد که اسیدهای نوکلئیک ساختمانی بسیار پیچیده از آن چه در ابتدا فکر می‌کردند دارد. DNA یک «ستون فقرات» یا محور دارد که از مولکول‌های قند (دزوکسی ریبوز) تشکیل یافته که توسط یک پیوند (فسفودی استر) به هم متصل شده است. به هر یک از مولکول‌های قند یکی از چهار باز متصل است. چنین مولکولی بسیار بزرگ بود و ظاهراً می‌توانست اطلاعات ژنتیکی را حمل کند. یافته‌های آوری می‌باید پذیرفت می‌شد، اما با اکراه. لاک پشت هم می‌باید نقش خود را بازی می‌کرد.
A +G = C +T
و.
G = C و A = T
«قاعده شارگاف» آن چنان که بعداً معروف شد مسلماً در آینده تجزیه‌ی شیمیایی DNA نقش بسیار اساسی داشت.
منبع:
استراترن، پل؛ (1389) شش نظریه‌ای که جهان را تغییر داد، ترجمه‌ی دکتر محمدرضا توکلی صابری و بهرام معلمی، تهران، انتشارات مازیار، چاپ چهارم.
/ج
