Mennesket har altid spekuleret over, hvordan karaktertræk går i arv fra forældre til børn.

I hundredvis af år har man arbejdet på at forædle og fremelske bestemte træk hos dyr og planter. Heste, der kan løbe hurtigt. Okser, der er stærke. Og frugter, der er store.

I starten var der ikke noget videnskabeligt grundlag for dette arbejde. Men så begyndte den augustinske munk Gregor Mendel at lave forsøg med ærteplanter. Og han fandt ud af, at karaktertræk bestemmes af særlige enheder, som nedarves fra forældrene. Det var i 1865. Senere fik disse enheder navnet "gener".

Gregor Mendels arbejde var både omfattende og detaljeret. Og det var med til at gøre forædling i landbruget til en videnskab. Han startede med en række planter, hvor han kendte deres genetiske forhistorie. På den måde fik han et godt grundlag at sammenligne med, når han senere skulle undersøge mønstre i de egenskaber afkommet fik. Generation for generation talte han omhyggeligt, de nye planters egenskaber.

Det spørgsmål ville munken Gregor Mendel gerne svare på. Og han kom meget langt i sit arbejde med ærteplanter.

Han fandt syv forskellige træk, som let kunne skelnes fra plante til plante. Han fandt ud af, at der var to udgaver af hvert træk. For eksempel kunne ærterne enten være grønne eller gule. Mendel krydsede forskellige planter og konkluderede, at de forskellige egenskaber hos en plante er bestemt af forskellige gener.

Mendel startede med at finde ud af, hvilke gener hver af forældrene havde. Ærteplanten er selvbefrugtende. Derfor var det ikke svært at finde planter af rene linjer – altså med rene karaktertræk. Hver linje indeholdt kun én form af det gen, som bestemte en egenskab. Planter med gule ærter producerede kun nye planter med gule ærter. Og planter med grønne ærter producerede kun nye planter med grønne ærter.

Mendel konkluderede, at de rene ærteplanter måtte have to kopier af samme gen for hver egenskab.

Men sådan var det ikke for de egenskaber, Mendel valgte at se på hos ærteplanter. Det gav ikke afkom med blandede træk, når han krydsede ærteplanter af rene linjer med hinanden.

For eksempel kunne man forvente at få planter med gulgrønne ærter, når man krydsede en renlinjet plante med grønne ærter og en renlinjet plante med gule ærter. Der opstår jo nye blandingsfarver, når man fx blander maling. Men Mendel fandt ud af, at krydsningen mellem den grønne og den gule ærteplante kun gav ærteplanter med gule ærter. Ingen nye farver. Og den grønne farve så ud til at være pist forsvundet.

Mendel mente, at gener opfører sig som atomer i et rent stof. Gener kan kombineres på forskellige måder, men de ændrer ikke karakter. Når man for eksempel krydser to rene ærteplanter med forskellige træk som gule og grønne ærter, så vil det nye hybride afkom have begge gener - både dem for gule og grønne ærter.

Men hvorfor har afkommet fra den slags krydsninger kun gule ærter? Mendel foreslog følgende: Selvom begge gener er til stede, så blandes farverne ikke. Og det er fordi, genet for gule ærter dominerer over genet for grønne. Hver gang et dominant gen nedarves - så kommer den dominante egenskab også til udtryk. Når han krydsede planter fra afkommet med hinanden, kom de grønne ærter frem igen i den nye generation. Mendel forklarede det med, at den recessive (vigende) egenskab kun kommer til udtryk, når afkommet arver det recessive gen fra begge forældre.

Men det rejste et problem. For hvis to forældre sender begge deres gener videre, så vil afkommet jo få fire gener for hvert karaktertræk. Mendel konkluderede, at kønsceller - sædceller og ægceller - kun indeholder ét gen fra hvert genpar. Og når æg- og sædcelle mødes, får man igen et komplet par af gener.

Mendel opdagede, at forskellige kombinationer af gener hos forældrene gav forskellige fordelinger af karaktertræk. Det var krydsningen af to hybride planter, der bragte ham på sporet. Altså krydsningen af planter, der har både et dominant og et recessivt gen for det samme karaktertræk. Når han krydsede to hybride ærteplanter med gule ærter, kom der tre planter med gule ærter for hver plante med grønne. Det er den berømte Mendels fordeling 3:1 og det er også Mendels første lov.

Han offentliggjorde sit videnskabelige arbejde om eksperimenter med plantehybrider i 1865. Og han sendte det til prominente videnskabsfolk i adskillige lande.

Men hans ret abstrakte opfattelse af gener og arv vandt ikke genklang blandt datidens naturvidenskabsfolk. De var mere trænede i at observere og kategorisere levende organismer. Derfor lå Mendels ideer i dvale indtil år 1900, hvor tre europæiske videnskabsfolk bekræftede hans resultater - uafhængigt af hinanden.

På det tidspunkt var der stærke beviser for, at cellen er den basale byggesten i levende væsner. Der var udviklet biologiske farvemetoder, så man kunne farve celler og se strukturer som fx kromosomer. Man havde fundet ud af, at forskellige organismer havde et forskelligt antal af kromosomer, og det kunne betyde, at de indeholdt særlige informationer, som var specifikke for den enkelte livsform.

Denne nye indsigt i celler og kromosomer betød, at Mendels ideer om gener pludselig gav mening.

Det var en sejlivet myte, som først blev gennemhullet i midten af 1800-tallet. På det tidspunkt var man klar over, at alt levende kun kan komme fra andet levende - via reproduktion. Og hvis cellen er den fundamentale enhed i alt liv - ja, så må cellen også have en mekanisme, som kan kopiere og bevare det rigtige antal kromosomer i hver celle.

Omkring 1875 havde forskere omhyggeligt dokumenteret, hvordan kromosomer opfører sig under en almindelig celledeling - mitose (i modsætning til kønscelledelingen, som kaldes meiose). De brugte farve til at gøre kromosomerne synlige. Her kunne man se, at kromosomerne først kopierer sig selv. Så samles kopierne ved cellens “ækvator”. Herefter trækkes kopierne til hver deres modsatte pol. Og til sidst deler cellen sig ved ækvator - og der er skabt to nye celler med helt ens kromosomer. Disse forsøg blev lavet omkring 10 år efter, at Mendels arbejde var blevet offentliggjort.

Hvordan arver man halvdelen af generne fra hver af sine forældre? Det kræver, at en sædcelle befrugter en ægcelle. De to kønsceller kommer hver med sin halvdel til helheden.

Omkring år 1900 havde forskere omhyggeligt studeret, hvordan kromosomerne opfører sig, når kønscellerne dannes. Processen kaldes også meiose. Kromosomer findes i par. De to kromosomer i et par betegnes som homologe. Først samles kromosomparrene ved cellens ækvator, hvor de rent faktisk udveksler genetisk materiale. Så bliver ét kromosom fra hvert par trukket mod hver sin pol. Mod slutningen af denne reduktionsdeling får hver dattercelle kun ét homologt kromosom fra hvert par - så kønscellen har kun ét kromosom af hver slags.

Under meiose halveres kromosomparrene altså, og de fordeles tilfældigt i de nye datterceller. Det fulde antal kromosomer genskabes, når æg- og sædcelle mødes. Disse opdagelser passede ganske præcist med de tanker, Mendel havde gjort sig om gener - bare tre årtier tidligere.

Hvorfor er der forskel på hunner og hanner i en art? Hvis man ser på kønnet som en egenskab, så betyder det, at man arver sit køn. I 1905 fandt man ud af, hvilken rolle kromosomerne spiller for det køn, man får. Det var, da man undersøgte meiosen grundigt. Altså den del af celledelingen, hvor antallet af kromosomerne halveres.

Forskerne opdagede, at et kromosompar stak ud fra mængden, når alle kromosomparrene samledes ved cellens ækvator. I dette par var det ene kromosom (X) meget større end det andet (Y). Hos mennesker ser man kun det umage kromosompar i cellerne hos mænd. Kvinder har i stedet et kromosompar med to homologe X-kromosomer. Det vil altså sige, at man får en pige, når kombinationen af æg og sædcelle giver XX, mens XY giver en dreng. Kvinder laver kun æg med X-kromosomer. Mænd laver både sædceller med X-kromosomer og sædceller med Y-kromosomer.

Det var Thomas Hunt Morgan og hans studerende ved Columbia University, der viste, hvordan arvelighed foregår rent fysisk. Thomas Hunt Morgan arbejdede med bananfluer i modsætning til Mendels ærteplanter. Mendel havde ikke haft svært ved at finde tydelige karaktertræk at arbejde med. Men Thomas Hunt Morgan brugte måneder på at finde en flue med et eneste karakteristisk træk, som han og forskerholdet kunne studere.

Langt om længe fandt de en enkelt hanflue, som adskilte sig fra de andre fluer. Den havde hvide øjne i modsætning til de andre fluers røde øjne. Når man krydsede den hvidøjede han med en rød-øjet hun, gav det kun fluer med røde øjne. Men i den næste generation dukkede der igen hvidøjede fluer op. Helt efter reglerne for recessive gener. Men det var kun hanner, der fik hvide øjne. Derfor konkluderede Thomas Hunt Morgan, at hvide øjne både var et recessivt men også et kønsbundet træk. Og det måtte betyde, at genet for øjenfarve hos bananfluer sidder på X-kromosomet.

Nogle egenskaber og træk følges ad. Det gælder lige fra bananfluer til mennesker. Thomas Hunt Morgan og hans kolleger opdagede efterhånden flere og flere karaktertræk hos bananfluer. Samtidig opdagede de også, at fluerne ofte havde særlige kombinationer af træk. Det kunne betyde, at bestemte gener var koblede, og at de blev nedarvet som en enhed. Forskerne opdagede fire af den slags enheder eller koblede grupper af gener. Interessant nok det samme antal, som antallet af kromosompar hos bananfluen. Det er nemlig også fire. Det gav yderligere bevis for, at gener sidder på kromosomerne.

Ud fra bananfluens koblede gener lavede Morgans forskergruppe nu et kort over bananfluens kromosomer. De fandt ud af, at koblede gener nogle gange bliver skilt ad under meiosen, hvor homologe kromosomer bytter brudstykker. Dette fænomen kaldes overkrydsning. Her udveksler de homologe kromosomer lige store stykker dna. Nogle gener bytter oftere plads end andre. Det afhænger af, hvor langt de sidder fra hinanden. Gener, der sidder tæt på hinanden, bytter sjældent plads. Gener, der sidder langt fra hinanden, bytter oftere plads.

Det giver en naturlig udvælgelse, og det er en central pointe i evolutionsteorien. I 1859 offentliggjorde Charles Darwin sit værk "On the Origin of Species" ("Arternes oprindelse"). Hurtigt skød der en masse feltstationer op, hvor videnskabsfolk studerede de særlige egenskaber hos dyr og planter, som havde tilpasset sig forskellige miljøer. Men disse studier kunne ikke forklare, hvordan de nye træk opstod, eller hvordan de blev nedarvet.

Omkring år 1900 dukkede der en ny videnskabelig disciplin op under området "eksperimentel evolution". Den nye disciplin havde som mål at genskabe evolutionen i kontrollerede eksperimenter med landbrugsplanter og -dyr. Det viste sig hurtigt, at mutationer i gener er kilden til variation, og at Mendels genetik leverede en statistisk metode til at analysere, hvordan de nye mutationer blev nedarvet. I begyndelsen af 1920’erne var disse eksperimentelle evolutionister stille og roligt blevet den første generation af genetikere.

Mendels genetiske love blev først testet på ærteplanter og bananfluer. Men det viste sig hurtigt, at de kunne overføres på alle levende væsner. Takket være mutationer fik man indsigt i, hvordan bananfluer nedarver træk. På samme måde fik man også indblik i arvelighed hos mennesker ved at undersøge stamtavler over familier med sygdomme.

Her er nogle af de første arvelige sygdomme, som man beskrev: alkaptonuri (mørk urin, 1902) og albinisme (manglende farvestof i hud, hår og øjne, 1903), som begge skyldes et recessivt gen. Blandt de første dominante sygdomme var brachydaktyli (korte fingre, 1905), medfødt grå stær (1906) og Huntingtons chorea (meget alvorlig sygdom i nervesystemet, 1913). Duchennes muskeldystrofi (muskelsvind, 1913), rød-grøn farveblindhed (1914) og blødersygdommen hæmofili (1916) var de første kønsbundne sygdomme man opdagede. I 1907 offentliggjorde man, at brun øjenfarve dominerer over blå. I dag ved man dog, at øjenfarven er bestemt af flere gener.

Landmænd blev hurtigt interesserede i at bruge Mendels genetiske love i praksis. Men Mendels ideer blev også hilst velkommen af tilhængere af eugenikken (arvehygiejnen). De ønskede at forbedre mennesket via en forædling helt skematisk efter Mendels love. De tilskyndede bl.a. ægteskaber mellem mennesker af god genetisk race, og de så skævt til, at mennesker med "dårlig genetisk" baggrund fik børn med hinanden.

Men tilhængerne af eugenik blev lidt for begejstrede for Mendels ideer om dominante og recessive træk. De brugte reglen til at forklare både adfærd og mentale sygdomme. I dag ved vi, at den slags forhold ikke er så enkle, og at de involverer mange gener. Eugenikerne mente heller ikke, at miljøet spiller en rolle for menneskets udvikling. I USA havde man bl.a. arvehygiejniske love, der begrænsede bestemte personers frihed. Disse love afspejlede snarere politiske og sociale fordomme end genetiske facts. Langt de fleste vendte ryggen til den eugeniske beskrivelse af mennesket efter de forfærdelige konsekvenser af nazisternes krav om racerenhed.