Знаковий експеримент 1943 року, проведений фізиками Максом Дельбрюком і біологом Сальвадором Лурією, переконливо показав, що мутації відбуваються в бактеріях випадково і не викликаються факторами навколишнього середовища. Це відкриття забезпечило важливу підтримку теорії еволюції Чарльза Дарвіна, яка постулює, що природні варіації виникають спонтанно, а потім тиск навколишнього середовища вибирає сприятливі риси.
Тривала суперечка
Десятиліттями вчені сперечалися, чи виникають зміни в організмах випадково чи як пряма реакція на навколишнє середовище. У своїй праці 1859 року «Про походження видів» Дарвін запропонував випадкову варіацію, тоді як Жан-Батіст Ламарк стверджував про індуковану зміну. Питання залишалося невирішеним, особливо в мікробіології, де деякі дослідники вважали, що віруси (бактеріофаги) можуть викликати розвиток резистентності бактерій.
Флуктуаційний тест: новий підхід
Дельбрюк і Лурія розробили геніальний експеримент, відомий як «тест на коливання», щоб вирішити суперечку. Вони культивували бактерії Escherichia coli, піддаючи деякі фагам, а потім спостерігали рівні стійкості. Якби резистентність була індукована фагами, усі культури показали б однакові пропорції резистентних бактерій. Однак, якби мутації відбувалися випадково, культури суттєво відрізнялися б: одні мали б багато стійких бактерій через ранні мутації, тоді як інші мали б мало.
Результати були очевидними: стійкість суттєво різнилася між культурами, підтверджуючи, що мутації виникли спонтанно. Команда опублікувала свої результати в 1943 році, встановивши випадкову мутацію як фундаментальний принцип еволюції.
Унікальна співпраця
Експеримент став результатом малоймовірної співпраці. Дельбрюк, німецький фізик, який утік від нацистського режиму, застосував свій досвід фізики до генетики. Він був зачарований тим, як легко можна вивчати фаги під мікроскопом, описуючи цей процес як «поза межами моїх найсміливіших мрій про проведення простих експериментів над чимось на зразок атомів у біології». Лурія, італійсько-єврейський лікар, який також втік від переслідувань, поділяв інтерес Дельбрюка до застосування кількісних методів до генетики.
Їхній прорив стався, коли Лурія зрозумів, що принципи статистики, як і ігрові автомати, можуть розрізняти індуковані мутації від випадкових. Ретельно спостерігаючи за культурами, вони довели, що стійкість не була реакцією на фаг; це була справа випадку.
Спадщина та визнання
Пізніше Дельбрюк, Лурія та Альфред Херші разом виявили, що фаги несуть кілька генів і можуть обмінюватися ними шляхом рекомбінації. Тоді Херші та Марта Чейз підтвердили, що ДНК є носієм генетичної інформації. Робота тріо була відзначена Нобелівською премією з фізіології та медицини в 1969 році.
Цей експеримент стосувався не лише бактерій; він підтвердив основний принцип еволюції і проклав шлях сучасній генетиці. Підтвердження випадкової мутації залишається важливим для розуміння того, як життя адаптується та змінюється з часом.
