Omprövning tyder Paul Kammerer vetenskapliga ’bedrägeri’ var en verklig upptäckt av epigenetisk arv

Paul Kammerer begick självmord 1926 efter att ha anklagats för bedrägeri i sina berömda experiment med ”arv av förvärvade egenskaper” med barnmorska padda. En ny studie visar hur de senaste framstegen inom molekylär epigenetik och omprövning av hans beskrivningar tyder på att experimenten faktiskt var autentiska.

Paul Kammerers påstådda vetenskapliga bedrägeri är kanske ett av de mest kontroversiella mysterierna i Biologins historia. I början av 20-talet var han en berömd evolutionär forskare, hyllad som en ”ny Darwin” på sidorna i New York Times. Hans experiment gav imponerande bevis på att miljölivserfarenheter kunde ha en direkt, ärftlig effekt på avkomman, som upprätthålls av hans intellektuella föregångare Lamarck, och av Darwin själv. I ett av hans mest kända experiment hade Kammerer visat hur en normalt markbunden Art, barnmorska padden, kunde få leva och para sig i vatten när den hölls i en artificiellt uppvärmd miljö. Dessa modifierade” vatten ” paddor lade ägg som växte till paddor med en medfödd preferens att leva och kompisera i vatten, även när de höjdes i normala, ouppvärmda miljöer. I successiva generationer av vattenpaddor rapporterade Kammerer att manliga paddor utvecklade bröllopskuddar på fingrarna. Dessa är grova, mörkfärgade förtjockningar av huden som vanligtvis saknas i barnmorska paddor, men förekommer i andra vattenälskande arter, som använder dem för att förstå kvinnor under parning. Dessutom korsade Kammerer en av sina modifierade ”vatten” män med en normal, obehandlad landhona och fick 100% vattenpaddor i första generationen och cirka tre fjärdedelar vattenpaddor i andra generationen. Således ärvdes modifierade egenskaper enligt Mendels regler för genetik, samma som de flesta av oss undervisades i gymnasiet.

år 1926 undersökte forskare G. K. Noble ett fast och slitet exemplar av en experimentell ”vatten” padda. Noble fann att fingrarna hade injicerats med Indien bläck för att skapa en konstgjord likhet med bröllopskuddar. En enorm skandal följde och ifrågasatte Kammerers hela vetenskapliga arv. Kammerer begick självmord strax efter, och även om han lämnade brev som hävdade att hans resultat var äkta, tolkade många självmordet som ett erkännande av skuld. Således blev Paul Kammerer en symbol för vetenskapligt bedrägeri, liksom en kraftfull historia om det ultimata misslyckandet och vetenskaplig invaliditet av studier i ”arv av förvärvade egenskaper.”Denna syn på Kammerer har fortsatt att vara den vanliga åsikten, även om vissa röster har försvarat hans oskuld. Sovjetiska samtida accepterade inte bedrägerianklagelserna och gjorde till och med en populär propagandafilm, ”Salamandra” (1928), som berättade hur Kammerer (som var en vänsterjud) hade inramats av sina fiender i kölvattnet av österrikisk Nazism. På 1970-talet skrev den berömda journalisten Arthur Koestler en berömd bok, ”The Case of the midwife toad”, som påpekade flera problem med bedrägerianklagelserna, inklusive det faktum att proverna hade observerats av flera experter, som inte borde ha lurats lätt av råa bläckinjektioner.

det är ingen hemlighet att även i dag behandlas ”arvet av förvärvade egenskaper” ofta som en omöjlighet, förmodligen kasserad av experiment som amputation av mössens svans under successiva generationer, vilket aldrig leder till att möss föds utan svansar. Det hävdades att det inte fanns någon särskild mekanism genom vilken miljöförändringar direkt kunde ändra arv, och att varje uppenbart fall i slutändan kunde förklaras av indirekta effekter av naturligt urval och konventionell genetik. Men dessa åsikter började förändras drastiskt sedan 1990-talet, tillsammans med framstegen i tekniker för att studera molekylär genetik. Dessa avslöjade flera molekylära mekanismer, såsom DNA-metylering, som direkt kan förändra arv som svar på miljön. Det moderna fältet för epigenetik studerar de förändringar i genuttryck som inte involverar en mutation, men ändå ärvs i frånvaro av signalen eller händelsen som initierade förändringen. Under det 21: a århundradet har Experiment hos möss rapporterat sådana ärftliga modifieringar och identifierat relevanta gener som har förändrats av epigenetiska mekanismer.

mot bakgrund av dessa senaste banbrytande upptäckter har ett team av forskare från University of Chile (Alexander Vargas), Technical University of Munich (Quirin Krabichler) och Link Avsugningsuniversitetet (Carlos Guerrero-Bosagna) granskat Kammerers beskrivningar av barnmorska paddexperiment och har publicerat sina slutsatser igår i Journal of Experimental Zoology. Situationen är kanske analog med detektiver som analyserar en tidskrift som beskriver många mord i detalj: det finns många möjligheter att ta reda på om det passar med verkligheten eller bara är ett fantasiverk. Om några av de påstådda uppgifterna i Kammerers papper var helt extraordinära, bortom kända fenomen eller förklarande mekanismer, borde vi vara försiktiga. Om vetenskapen i sin tur erbjuder experimentella bevis som matchar Kammerers rapporter ner till specifika detaljer, kan vi överväga en större sannolikhet för deras äkthet.

teamet drog slutsatsen att Kammerers beskrivningar ligger helt inom ramen för möjligheter som upptäckts av modern epigenetik. Detta i sig är ett viktigt alternativ till bedrägeri och den påstådda omöjligheten av experimenten. Men de bekräftade dessutom en mycket speciell detalj om experimenten: dominans i hybridkors skulle bero på paddarnas kön, så att om Kammerer nu korsade en landhane med en vattenhona, skulle den första generationen vara 100% landpaddor, och nästa, landpaddor i Brasilien. Sådana omkopplare i dominans enligt kön (även känd som ”förälder av ursprungseffekter”) har varit kända för forskare under lång tid, men har först nyligen förstått att bero på epigenetiska mekanismer. Kammerer och andra Lamarckians lade aldrig någon vikt vid denna detalj, som nämndes som lite mer än en nyfikenhet. Men eftersom epigenetiska mekanismer ger dessa effekter i flera moderna experiment, ger det en mycket specifik likhet, som starkt antyder äktheten hos barnmorska padda experiment. Det finns ingen bra anledning till att Kammerer skulle uppfinna en sådan detalj om hans beskrivningar bara var ett fantasiverk.

den nya fördjupade studien av Kammerers beskrivningar har också klargjort flera viktiga detaljer om experimenten, som visar sig gynna en epigenetisk mekanism framför andra diskuterade alternativ. Nya påståenden om att Kammerer skulle ge förändrade och opålitliga redogörelser för sina experiment kasseras också slutgiltigt av den nya studien. Gunter Wagner, en evolutionär genetiker och professor vid Yale University, kallar den nya studien en ”spännande läsning” och ”den mest djupgående analysen av Paul Kammerers primära publikationer hittills, och den enda som har utförts mot bakgrund av den senaste biologiska kunskapen om epigenetik.”

varför trodde så många av Kammerers samtida inte experimenten? Mest troligt var de konceptuellt oförberedda för att förstå resultaten, varav många är förbryllande och svåra att förstå utan modern kunskap om epigenetiska molekylära mekanismer. En särskilt viktig samtida av Kammerer var William Bateson, som myntade ordet ”genetik.”Bateson beskrev resultaten av Kammerers hybridkors som” mest häpnadsväckande”, men tvivlade på deras verklighet och hävdade att tills de tydligt demonstrerades och bekräftades, ” är vi befriade från att basera breda slutsatser på hans vittnesbörd.”

Kammerer hade faktiskt ett unikt sätt att tänka för sin tid. Medan de flesta av hans samtida skulle delas upp i motsatta ”Mendelian” och ”Lamarckian” band, kombinerade han de experimentella principerna för båda tankeskolorna. Han var också ovanlig bland Lamarckians genom att han inte trodde att arvet av förvärvade egenskaper nödvändigtvis var progressivt eller fördelaktigt, men kunde också producera neutrala eller skadliga egenskaper.

den nya tidningen av Vargas, Krabichler och Guerrero-Bosagna sammanfaller med den senaste publiceringen av en ny bok på tyska, ”Der Fall Paul Kammerer” (”fallet med Paul Kammerer”) av journalisten Klaus Taschwer. Denna bok ger rikliga nya historiska data om de konstiga omständigheterna kring upptäckten av de bläckinsprutade bröllopskuddarna, vilket starkt tyder på att Kammerer verkligen var inramad. Kombinerat med det vetenskapliga tillvägagångssättet för Vargas et al., det finns nu mer bevis än någonsin som antyder äktheten hos barnmorska padda experiment. Avgörande bevis kan dock bara komma från förnyat experiment med barnmorskan. Nya molekylära tekniker skulle möjliggöra en snabb bedömning av epigenetiska mekanismer, och viktiga framsteg har redan gjorts som visar epigenetisk arv och ursprungseffekter hos andra amfibier. För att ytterligare uppmuntra ny forskning i barnmorska padda, Vargas et al har inkluderat en modell av epigenetiska mekanismer som kan förklara Kammerers resultat genom specifika antaganden, som kan testas experimentellt. Förnyad forskning i barnmorska padda kan inte bara ge stängning till ett av de mest spännande mysterierna i Biologins historia, men det är också troligt att generera viktiga vetenskapliga framsteg om hur epigenetiska mekanismer fungerar i evolution och anpassning.

Modern epigenetik kan rensa Kammerers namn och genomför redan vad som sannolikt kommer att vara hans ouppfyllda bidrag till vetenskapen. I ett ironiskt sista stycke i hans papper om hybridkors hänvisar Kammerer till det faktum att Mendel själv förbises under sin livstid: ”Må mitt arbete gå bättre än sin stora föregångare skriven av Mendel; må den finna sin användbara tillämpning inom vetenskap och ekonomi före författarens död och före många årtionden!”