Ein bahnbrechendes Experiment des Physikers Max Delbrück und des Biologen Salvador Luria aus dem Jahr 1943 zeigte eindeutig, dass Mutationen in Bakterien zufällig auftreten und nicht durch Umweltfaktoren induziert werden. Diese Entdeckung lieferte entscheidende Unterstützung für Charles Darwins Evolutionstheorie, die davon ausgeht, dass natürliche Variation spontan entsteht und der Druck der Umwelt dann nach vorteilhaften Merkmalen selektiert.
Die langjährige Debatte
Jahrzehntelang diskutierten Wissenschaftler darüber, ob Variationen in Organismen zufällig oder als direkte Reaktion auf ihre Umgebung entstanden sind. Darwins Werk „Über die Entstehung der Arten“ von 1859 schlug zufällige Variationen vor, während Jean-Baptiste Lamarck für induzierte Veränderungen plädierte. Die Frage blieb ungelöst, insbesondere in der Mikrobiologie, wo einige Forscher glaubten, dass Viren (Bakteriophagen) dazu führen könnten, dass Bakterien Resistenzen entwickeln.
Der Fluktuationstest: Ein neuartiger Ansatz
Um die Debatte beizulegen, entwickelten Delbrück und Luria ein cleveres Experiment, den sogenannten „Fluktuationstest“. Sie kultivierten Escherichia coli -Bakterien, setzten einige davon Phagen aus und beobachteten dann die daraus resultierenden Resistenzniveaus. Wenn die Resistenz durch die Phagen induziert würde, würden alle Kulturen ähnliche Anteile resistenter Bakterien aufweisen. Wenn Mutationen jedoch zufällig aufträten, würden sich die Kulturen erheblich unterscheiden: Einige würden aufgrund früher Mutationen viele resistente Bakterien aufweisen, während andere nur wenige hätten.
Die Ergebnisse waren eindeutig: Die Resistenz variierte dramatisch zwischen den Kulturen, was bestätigte, dass Mutationen spontan auftraten. Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse 1943 und festigte damit die zufällige Mutation als grundlegendes Prinzip der Evolution.
Eine einzigartige Zusammenarbeit
Das Experiment entstand aus einer unwahrscheinlichen Zusammenarbeit. Delbrück, ein deutscher Physiker, der vor dem Nazi-Regime floh, wandte seinen physikalischen Hintergrund auf die Genetik an. Er war fasziniert davon, wie einfach sich Phagen unter dem Mikroskop untersuchen ließen, und beschrieb den Prozess als „über meine kühnsten Träume hinaus, einfache Experimente an so etwas wie Atomen in der Biologie durchzuführen.“ Luria, ein italienisch-jüdischer Arzt, der ebenfalls der Verfolgung entkommen war, teilte Delbrücks Interesse an der Anwendung quantitativer Methoden auf die Genetik.
Ihr Durchbruch gelang, nachdem Luria erkannte, dass die Prinzipien der Statistik, ähnlich wie Spielautomaten, zwischen induzierten und zufälligen Mutationen unterscheiden können. Indem sie die Kulturen sorgfältig verfolgten, bewiesen sie, dass die Resistenz keine Reaktion auf den Phagen war; es war eine Frage des Zufalls.
Vermächtnis und Anerkennung
Später entdeckten Delbrück, Luria und Alfred Hershey gemeinsam, dass Phagen mehrere Gene tragen und diese durch Rekombination austauschen können. Hershey und Martha Chase bestätigten daraufhin, dass DNA der Träger genetischer Informationen ist. Die Arbeit des Trios brachte ihnen 1969 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ein.
Bei diesem Experiment ging es nicht nur um Bakterien; Es bestätigte ein Grundprinzip der Evolution und ebnete den Weg für die moderne Genetik. Die Bestätigung zufälliger Mutationen bleibt wichtig für das Verständnis, wie sich das Leben im Laufe der Zeit anpasst und verändert.
