Przełomowy eksperyment przeprowadzony w 1943 roku przez fizyków Maxa Delbrücka i biologa Salvadora Lurię w przekonujący sposób wykazał, że mutacje zachodzą u bakterii losowo i nie są indukowane przez czynniki środowiskowe. Odkrycie to dostarczyło krytycznego wsparcia dla teorii ewolucji Karola Darwina, która postuluje, że naturalna zmienność powstaje spontanicznie, a następnie presja środowiskowa wybiera korzystne cechy.
Długoterminowy spór
Przez dziesięciolecia naukowcy debatowali nad tym, czy zmiany w organizmach powstają przez przypadek, czy jako bezpośrednia reakcja na środowisko. W swojej pracy O pochodzeniu gatunków z 1859 r. Darwin zaproponował zmienność losową, podczas gdy Jean-Baptiste Lamarck opowiadał się za zmianą wywołaną. Problem pozostał nierozwiązany, zwłaszcza w mikrobiologii, gdzie niektórzy badacze uważali, że wirusy (bakteriofagi) mogą powodować rozwój oporności bakterii.
Test fluktuacji: nowe podejście
Aby rozwiązać spór, Delbrück i Luria opracowali genialny eksperyment znany jako „test fluktuacji”. Wyhodowali bakterie Escherichia coli, wystawiając niektóre na działanie fagów, a następnie obserwowali poziom oporności. Jeśli oporność została wywołana przez fagi, wszystkie kultury wykazywałyby podobny odsetek opornych bakterii. Jeśli jednak mutacje wystąpią losowo, kultury będą się znacznie różnić: w niektórych będzie istniało wiele opornych bakterii z powodu wczesnych mutacji, podczas gdy w innych będzie ich niewiele.
Wyniki były jasne: odporność różniła się znacząco pomiędzy uprawami, potwierdzając, że mutacje wystąpiły spontanicznie. Zespół opublikował swoje wyniki w 1943 roku, uznając przypadkową mutację za podstawową zasadę ewolucji.
Wyjątkowa współpraca
Eksperyment był wynikiem mało prawdopodobnej współpracy. Delbrück, niemiecki fizyk, który uciekł przed reżimem nazistowskim, wykorzystał swoją wiedzę z fizyki do genetyki. Był zafascynowany łatwością badania fagów pod mikroskopem i opisał ten proces jako „przekraczający moje najśmielsze marzenia o przeprowadzaniu prostych eksperymentów na czymś w rodzaju atomów w biologii”. Luria, lekarz włosko-żydowski, również uciekający przed prześladowaniami, podzielał zainteresowanie Delbrücka zastosowaniem metod ilościowych w genetyce.
Przełom nastąpił, gdy Luria zdał sobie sprawę, że zasady statystyki, podobnie jak automaty do gier, potrafią rozróżnić mutacje indukowane od przypadkowych. Uważnie monitorując hodowle, udowodniono, że oporność nie była reakcją na faga; to była kwestia przypadku.
Dziedzictwo i uznanie
Delbrück, Luria i Alfred Hershey współpracowali później, aby odkryć, że fagi niosą wiele genów i mogą je wymieniać poprzez rekombinację. Następnie Hershey i Martha Chase potwierdziły, że DNA jest nośnikiem informacji genetycznej. Praca tria została uhonorowana Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1969 roku.
W tym eksperymencie nie chodziło tylko o bakterie; potwierdził podstawową zasadę ewolucji i utorował drogę współczesnej genetyce. Potwierdzenie losowej mutacji pozostaje ważne dla zrozumienia, w jaki sposób życie dostosowuje się i zmienia w czasie.
