I 1920’erne arbejdede den amerikanske zoolog Theophilus Painter i sit laboratorium på University of Texas i Austin og forsøgte at afdække kønskromosomernes hemmeligheder ved at skære testikler fra mennesker, pungrotter og andre dyr op i skiver. Han gik så langt som til at opfinde en særlig kniv, der var lavet af flere barberblade, så han bedre kunne skære tynde snit af testikelvævet og bevare de detaljerede strukturer af cellerne og kromosomerne i den udviklende sædcelle.
Idet gik op for ham, at ingen havde endeligt bevist, hvor mange kromosomer mennesker har, gik han i gang med at gennemgå snit af menneskelige testikler under mikroskopet og forsøge at tælle kromosomerne i den sammenfiltrede masse af kromatin.
I 1923 offentliggjorde han sine resultater. Sæd indeholder 24 kromosomer, så hvis der kom lige så mange fra ægget, så må mennesker have 48 kromosomer i alt, 24 par. Sagen var afsluttet.
Andre forskere var forbløffede. Nogle mente, at mennesker havde 19 par kromosomer. Andre var sikre på, at der var 23 par. Men Painter var helt overbevist om, at han havde det rigtige antal og havde fundet flere end alle andre, så måske havde de bare ikke talt omhyggeligt nok, eller deres celler havde på en eller anden måde mistet et par kromosomer undervejs?
Bøger og undervisningsmaterialer blev produceret for at vise Painters kromosomer, mærket med det magiske tal 24. Og sådan var det. Mennesker har 48 kromosomer, 24 par, og det er slut med det.
Men der var noget, der ikke virkede rigtigt. Tredive år senere besluttede forskere ved universitetet i Lund i Sydsverige at undersøge sagen.
Den videnskabelige sag blev undersøgt af Albert Levan og Joe-Hin Tjio – en planteforædler og ivrig fotograf, født i Indonesien i 1919, som blev fængslet og tortureret af japanerne under Anden Verdenskrig. På jagt efter et nyt liv kom Tjio til Europa for at fortsætte sin interesse for plantegenetik, og det var sådan, han fandt sammen med Levan for at løse mysteriet om de manglende menneskelige kromosomer.
I løbet af 1930’erne havde Levan udviklet nye teknikker til at studere de beskadigede kromosomer i rødderne af planter, der havde været udsat for giftige kemikalier, men så bemærkede han en usædvanlig lighed med de beskadigede kromosomer, der ofte blev set i kræftceller. Han oprettede et laboratorium i Lund og ændrede sit fokus til at forstå, hvordan defekte kromosomer kunne bidrage til kræft hos mennesker, og han tog Tjio med til at hjælpe.
Men for at forstå, hvad der sker, når tingene går galt, skal man vide, hvad der sker, når tingene går rigtigt.
Der var indtil da ingen, der havde sat spørgsmålstegn ved, at Painters magiske tal på 48 menneskelige kromosomer kunne være forkert, men Levan og Tjio besluttede at dobbelttjekke, bare for at være sikre på, at deres sammenligninger med kræftceller var korrekte.
Der var sket et par tekniske fremskridt i løbet af de mellemliggende 30 år. Den ene var at lægge cellerne i en meget fortyndet væske for at få dem til at svulme op og sprede deres kromosomer ud for at gøre det lettere at tælle dem. En anden var Levans banebrydende idé om at bruge colchicin – et kemikalie, der fremstilles i krokus – som stopper cellerne under delingsprocessen, netop på det tidspunkt, hvor kromosomerne er pænt kondenseret og parret sammen.
En anden faktor var snarere af praktisk end teknisk karakter. Indtil da var de eneste celler, der voksede pålideligt i laboratoriet, blevet indsamlet fra kræftprøver, hvilket gjorde dem uegnede til at tælle det korrekte antal kromosomer i sunde celler. Celler indsamlet fra sundt voksent væv hos voksne voksede eller formede sig ikke særlig godt, hvilket gjorde det umuligt at se de kondenserede kromosomer, der kun findes under celledelingen.
Men Sverige var et af de få lande, hvor abort var lovligt, så Levan og Tjio kunne få fat i menneskelige embryonale celler, som voksede let i laboratoriet, hvilket skabte en pålidelig forsyning af sunde celler, der deler sig hurtigt og har et normalt antal kromosomer.
Billedet var sat for det store kromosomtælling.
Dette første hint om, at det magiske tal måske var 46 og ikke 48, kom faktisk fra Levan og Tjios kolleger i Lund, Evan og Yngve Melander. De havde kigget på hurtigt voksende celler i embryonale leverceller, presset ned på objektglas, og de var overbevist om, at Painters oprindelige tælling var forkert. Men af en eller anden grund besluttede de at lade være med at publicere og i stedet fortælle Levan om deres opdagelse, så hans hold kunne undersøge sagen nærmere.
I hele 1955 rejste både Levan og Tjio så meget, at det er svært at se, hvordan de fandt tid til at lave eksperimenter, men Tjio havde for vane at arbejde hele natten igennem og brugte sine fotografiske evner til at tage billeder af høj kvalitet af kromosomparaparater fra embryonale lungeceller. Og klokken 2 om natten den 22. december 1955 tog Tjio sit afgørende billede, der tydeligt viste 46 kromosomer.
Efter at have set på yderligere ca. 250 celler, der alle havde det samme antal, blev sandheden uundgåelig. Levan og Tjio offentliggjorde deres resultater i begyndelsen af 1956 efter et kort slagsmål om forfatterskabet til artiklen og rettede dermed en fejl, der havde stået på i mere end tre årtier.
Jeg finder det utroligt at tænke på, at selv da Rosalind Franklin og hendes kandidatstuderende Ray Gosling tog det fotografi, der skulle bruges til at regne DNA’s struktur ud i 1952, var der ingen, der kendte det korrekte antal kromosomer i det menneskelige genom.
Det er et imponerende eksempel på videnskabeligt gruppetænkning. Selv om andre grupper havde følt sig sikre på, at 46 var det korrekte antal, var det lykkedes Painter at overtale alle andre til at tro på ham i stedet for på beviserne fra deres egne øjne. Flere andre forskere, som havde offentliggjort artikler, der støttede påstanden om 48, måtte trække sig tilbage og indrømme, at de tog fejl.
Som Peter Harper påpeger i en gennemgang, der ser tilbage på sagaen om kromosomtællingen: “Dette er et vigtigt generelt spørgsmål for videnskaben, da det viser, hvordan der med den usikkerhed, der skyldes utilstrækkelig teknologi forud for undersøgelsen i 1956, kan komme en bemærkelsesværdig grad af subjektivitet ind i tilsyneladende uvildige analyser, idet senere undersøgelser forsøger at tilslutte sig tidligere accepterede konklusioner, selv når fakta ikke berettigede dette.”
Med offentliggørelsen af det korrekte antal menneskelige kromosomer – sammen med de forbedrede metoder til at forberede dem, så hvert enkelt kromosom kunne ses tydeligt – blev scenen sat for den moderne videnskab om menneskelig cytogenetik.
Det er let at glemme i nutidens æra med DNA-sekventering med høj kapacitet, men i lang tid var den eneste måde at studere sygdomme som kræft, der skyldes genetiske omlægninger og mutationer, at se direkte på selve kromosomerne.
Forskere udviklede teknikker til at studere kromosomernes indre struktur og spotte omlægninger og ændringer, der førte til sygdom. Først og fremmest var der G-banding – ved hjælp af en særlig farvestof kendt som Giemsa, der foretrækker at klæbe sig til dele af DNA, der er særligt rige på As og Ts. Ved omhyggeligt at se på ændringer i kromosomernes strimmønstre kunne forskerne begynde at få styr på de kromosomale ændringer, der ligger til grund for kræft og andre sygdomme.
Dernæst kom fluorescens in situ hybridisering eller FISH – en måde at fremhæve specifikke gener med farvestrålende sonder på. Derefter kom spektral karyotyping, hvor hvert enkelt kromosom males i en anden farve for at afsløre det genetiske kaos i kræft.
Den første specifikke kromosomale ændring, der blev bemærket i kræftceller, var en mærkelig stump struktur, der først blev opdaget i 1959 af David Hungerford og Peter Nowell i Philadelphia. Dette lille Philadelphia-kromosom, som det blev kendt, dukker konsekvent op i kronisk myeloid leukæmi og opstår, når dele af kromosom 9 og 22 bliver byttet om på hinanden. Bestræbelserne på at ramme det overaktive kræftfremkaldende gen, der tilfældigvis blev frembragt ved denne fusion, førte til udviklingen af Glivec – vel nok et af de mest succesfulde kræftmidler, der nogensinde er opfundet.
I 1959 afslørede Jerome Lejeune og Marthe Gauthier deres opdagelse af, at Downs syndrom skyldes, at man bærer en ekstra kopi af kromosom 21, kendt som trisomi – det var første gang, at en tilstand som Downs var blevet knyttet til kromosomale abnormiteter. Dette er også endnu en historie om en kvinde, hvis bidrag til videnskaben er blevet overset, da Marthe hævder at have udført hovedparten af arbejdet og var den første person, der gjorde opdagelsen, mens Jerome tog æren for opdagelsen, mens Jerome tog æren. Men det er en fortælling til en anden dag.
Slutteligt vil jeg forlade jer med Albert Levans ord, som sagde, at efter at have brugt 50 år af sit liv på at se på menneskelige kromosomer, betragtede han dem som sine venner.
Referencer og yderligere læsning:
-
Theophilus Painter: De første skridt hen imod en forståelse af det menneskelige genom FRANK H. RUDDLE. JOURNAL OF EXPERIMENTAL ZOOLOGY 301A:375-377 (2004)
-
Theophilus Painter biografi, The Embryo Project Encyclopedia
-
-
Offentliggørelsen af det menneskelige kromosomnummer i Lund, 1955-1956. Harper PS. Hum Genet. 2006.
-
DET MENNESKES KROMOSOMTAL, JOE HIN TJIO ALBERT LEVAN Udgivet første gang: Maj 1956 https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x
-
Femdiveårsdagen for trisomi 21: at vende tilbage til en opdagelse. Marthe Gautier og Peter S. Harper. Hum Genet (2009) 126:317-324
-
Billede licenseret fra Envato