Een baanbrekend experiment uit 1943 van natuurkundigen Max Delbrück en bioloog Salvador Luria heeft op beslissende wijze aangetoond dat mutaties willekeurig in bacteriën voorkomen, en niet geïnduceerd worden door omgevingsfactoren. Deze ontdekking leverde kritische steun voor de evolutietheorie van Charles Darwin, die stelt dat natuurlijke variatie spontaan ontstaat, waarbij de druk van de omgeving vervolgens op voordelige eigenschappen selecteert.
Het al lang bestaande debat
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers gedebatteerd over de vraag of variaties in organismen willekeurig ontstonden of als een directe reactie op hun omgeving. Darwins On the Origin of Species uit 1859 stelde willekeurige variatie voor, terwijl Jean-Baptiste Lamarck pleitte voor geïnduceerde veranderingen. De vraag bleef onopgelost, vooral in de microbiologie, waar sommige onderzoekers geloofden dat virussen (bacteriofagen) ervoor konden zorgen dat bacteriën resistentie ontwikkelden.
De fluctuatietest: een nieuwe aanpak
Delbrück en Luria ontwierpen een slim experiment, bekend als de ‘fluctuatietest’, om het debat te beslechten. Ze kweekten Escherichia coli -bacteriën, stelden sommige bloot aan fagen en observeerden vervolgens de resulterende resistentieniveaus. Als resistentie door de fagen geïnduceerd zou worden, zouden alle culturen vergelijkbare hoeveelheden resistente bacteriën vertonen. Als mutaties echter willekeurig zouden ontstaan, zouden culturen aanzienlijk variëren: sommige zouden veel resistente bacteriën bevatten als gevolg van vroege mutaties, terwijl andere er weinig zouden hebben.
De resultaten waren duidelijk: de resistentie varieerde dramatisch tussen culturen, wat bevestigde dat mutaties spontaan plaatsvonden. Het team publiceerde hun bevindingen in 1943 en bevestigde daarmee willekeurige mutatie als een fundamenteel principe van de evolutie.
Een unieke samenwerking
Het experiment kwam voort uit een onwaarschijnlijke samenwerking. Delbrück, een Duitse natuurkundige die het naziregime ontvluchtte, paste zijn natuurkundige achtergrond toe op de genetica. Hij was gefascineerd door hoe gemakkelijk fagen onder een microscoop konden worden bestudeerd, en beschreef het proces als “buiten mijn stoutste dromen om eenvoudige experimenten uit te voeren met zoiets als atomen in de biologie.” Luria, een Italiaans-Joodse arts die ook aan vervolging ontsnapte, deelde Delbrücks interesse in het toepassen van kwantitatieve methoden op genetica.
Hun doorbraak kwam nadat Luria zich realiseerde dat de principes van de statistiek, net als speelautomaten, onderscheid konden maken tussen geïnduceerde en willekeurige mutaties. Door de culturen zorgvuldig te volgen, bewezen ze dat resistentie geen reactie op de faag was; het was een kwestie van toeval.
Erfenis en erkenning
Delbrück, Luria en Alfred Hershey werkten later samen om te onthullen dat fagen meerdere genen dragen en deze kunnen uitwisselen door middel van recombinatie. Hershey en Martha Chase bevestigden vervolgens dat DNA de drager is van genetische informatie. Het werk van het trio leverde hen in 1969 de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde op.
Dit experiment ging niet alleen over bacteriën; het valideerde een kernprincipe van de evolutie en maakte de weg vrij voor de moderne genetica. De bevestiging van willekeurige mutatie blijft essentieel om te begrijpen hoe het leven zich in de loop van de tijd aanpast en verandert.
