Přelomový experiment fyziků Maxe Delbrücka a biologa Salvadora Lurii z roku 1943 přesvědčivě ukázal, že mutace se u bakterií vyskytují náhodně a nejsou indukovány faktory prostředí. Tento objev poskytl kritickou podporu pro evoluční teorii Charlese Darwina, která předpokládá, že přirozené variace vznikají spontánně a poté tlak prostředí vybírá příznivé vlastnosti.
Dlouhodobý spor
Po desetiletí vědci diskutovali o tom, zda variace v organismech vznikají náhodou nebo jako přímá reakce na prostředí. Darwin ve své práci O původu druhů z roku 1859 navrhl náhodnou variaci, zatímco Jean-Baptiste Lamarck argumentoval pro vyvolanou změnu. Tento problém zůstal nevyřešen, zejména v mikrobiologii, kde se někteří výzkumníci domnívali, že viry (bakteriofágy) mohou způsobit vývoj rezistence u bakterií.
Test fluktuace: Nový přístup
Delbrück a Luria k vyřešení sporu vymysleli důmyslný experiment známý jako „test fluktuace“. Kultivovali bakterie Escherichia coli, některé vystavili fágům a poté pozorovali úrovně rezistence. Pokud by byla rezistence indukována fágy, všechny kultury by vykazovaly podobné podíly rezistentních bakterií. Pokud by se však mutace vyskytly náhodně, kultury by se výrazně lišily: některé by měly mnoho rezistentních bakterií díky časným mutacím, zatímco jiné by jich měly málo.
Výsledky byly jasné: rezistence se mezi plodinami významně lišila, což potvrdilo, že k mutacím došlo spontánně. Tým zveřejnil své výsledky v roce 1943 a stanovil náhodnou mutaci jako základní princip evoluce.
Jedinečná spolupráce
Experiment byl výsledkem nepravděpodobné spolupráce. Delbrück, německý fyzik, který uprchl před nacistickým režimem, uplatnil své znalosti fyziky v genetice. Fascinovalo ho, jak snadno lze fágy studovat pod mikroskopem, a popsal tento proces jako „nad rámec mých nejdivočejších snů o provádění jednoduchých experimentů na něčem, jako jsou atomy v biologii“. Luria, italsko-židovský lékař rovněž prchající před pronásledováním, sdílel Delbrückův zájem o aplikaci kvantitativních metod v genetice.
Jejich průlom nastal, když si Luria uvědomil, že principy statistiky, stejně jako hrací automaty, mohou rozlišovat mezi indukovanými a náhodnými mutacemi. Pečlivým sledováním kultur dokázali, že rezistence nebyla reakcí na fág; byla to otázka náhody.
Dědictví a uznání
Delbrück, Luria a Alfred Hershey později spolupracovali, aby zjistili, že fágy nesou více genů a mohou si je vyměňovat rekombinací. Hershey a Martha Chase poté potvrdili, že DNA je nositelem genetické informace. Práce tria byla v roce 1969 oceněna Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu.
Tento experiment nebyl jen o bakteriích; potvrdil základní princip evoluce a vydláždil cestu moderní genetice. Potvrzení náhodné mutace zůstává důležité pro pochopení toho, jak se život v průběhu času přizpůsobuje a mění.
