martes, 28 de enero de 2014

La ciencia contemporánea se nutre de las redes de colaboración, pero estos también se puede encontrar en la historia de la ciencia en los lugares más inesperados

La ciencia contemporánea se nutre de las redes de colaboración, pero estos también se puede encontrar en la historia de la ciencia en los lugares más inesperados en otros lugares. Cuando Mendel volvió su atención a la herencia en los guisantes que no era un monje aislado, sino el último de una línea de investigadores de Moravia y agricultores que habían estado pensando acerca de la herencia por medio siglo. Muchos de los principios de la herencia ya había sido esbozado por Imre Festetics, un criador de ovejas húngaro activo en Brno. Festetics, sin embargo, se vio obstaculizada en última instancia por la naturaleza compleja de los rasgos de su estudio, los aspectos de la calidad de la lana que ahora que sabemos que es poligénica.Sea o no Mendel era consciente de las ideas de Festetics, los dos hombres fueron productos de un mismo entorno animado del siglo 19 en Moravia que combina la teoría y la práctica agrícola para descubrir finalmente las reglas de la herencia.

Introducción

"Por su propia, trabajar con los incansables esfuerzos si se quiere entender lo que son las reglas impuestas por la naturaleza para sí mismo."
Imre Festetics
La mayoría de los estudiantes todavía se les enseña que la disciplina de la genética comenzó con Mendel, y se sorprenderían al saber que muchos de los principios centrales se formularon antes de Mendel nació, también en Brno, donde Mendel trabajó más adelante, ya través del estudio de las ovejas en vez de guisantes . Puesto que un solo individuo puede ser acreditado para la genética pre-mendeliana, es el conde Imre (Emmerich) Festetics [  ] (1764-1847), un criador de ovejas con sede en Hungría, que sigue siendo tan oscura hoy como Mendel es famoso. Festetics sí mismo ( Figura 1 ) fue en gran medida el producto de un ambiente intelectual bien establecido que había surgido en Moravia (ahora parte de la República Checa) a finales del siglo crisol vigorosa 18 de agricultores prácticamente mentalidad pero a menudo altamente educados con colectivos acceso a una amplia gama de recursos materiales y financieros.
Figura 1. Conde Imre Festetics hacia 1819.
Retrato de Oelenhainz August Friedrich, pintura original que se encuentra en Kőszeg Museo de la Ciudad (N º 55.11).
doi: 10.1371/journal.pbio.1001772.g001
Los ganaderos siempre han tenido interés en la reproducción y una conciencia de la importancia de la filiación o "sangre". Antes de la mitad del siglo 18, sin embargo, en general se cree que el clima, el suelo, etc-factores que serían hoy llamar "ambiental "-tenido de lejos el mayor influencia en las características de los animales de una región determinada a través de múltiples generaciones. Si bien se sabe que las razas se podrían mejorar mediante el cruce con animales de otros lugares con características deseables, el deterioro progresivo de las funciones presentadas en las generaciones posteriores fue visto como evidencia de la influencia dominante de las condiciones locales, o "pastos." Hasta cierto punto, esto experimentación inhibido con la cría, ya que las ventajas obtenidas del cruce fueron vistos como inherentemente temporal.
Este punto de vista comenzó a cambiar a finales del siglo 18 como algunos criadores experimentados aumentado dramáticamente el éxito en la producción de los animales se adaptan perfectamente a los propósitos comerciales, como la carne o la producción de lana, y fueron capaces de mantener estas razas indefinidamente sin aparente degeneración. Con mucho, el más exitoso de ellos fue el criador de ovejas Inglés Robert Bakewell (1725-1795), cuyo famoso "New Leicester" ovejas ( Figura 2A ) tenían una forma de barril con eficacia diseñada para maximizar la cantidad de carne obtenida para una cantidad dada de la alimentación. El éxito de Bakewell reside en su enfoque muy metódico para cerrar la endogamia (endogamia con familiares de primer grado), y ayudó a fomentar la creencia en desarrollo que la raza era más importante que "los pastos." Con el enfoque correcto, ahora al parecer, la "sangre" de ciertos animales pueden llegar a ser "fijo" para ciertos rasgos deseables [1] .
Figura 2. Fotografías históricas.
(A) New Leicester (Dishley) ram en forma de barril de Robert Bakewell, creado a través de la endogamia en su granja en Ile de France, Leicestershire. Ilustración grabada vintage, Trousset enciclopedia (1886-1891). (B) La enorme biblioteca de la familia Festetics, que consta de 90.000 volúmenes y la única biblioteca aristocrática restante en Hungría. Es hoy en día funciona como museo, abierto al público. Foto proporcionado amablemente por 3dpano.hu. (C) El castillo de Festetics en Keszthely en el lago Balaton, donde se aloja la biblioteca familiar. Imre Festetics leído y estudiado aquí, a pesar de vivir y de cría de ovejas en la ciudad de Kőszeg. Foto proporcionado amablemente por 123rf.com. (D) Los miembros de la abadía de Santo Tomás en Brno sobre 1862. Gregor Mendel está de pie segundo por la derecha, mientras que Cyrill Napp se asienta segundo desde la derecha. Foto proporcionada amablemente por Jiří Sekerák del archivo de Mendelianum, Museo de Moravia, Brno, República Checa.
doi: 10.1371/journal.pbio.1001772.g002
Bakewell ganado una excelente reputación a nivel nacional e internacional por haber aprovechado con eficacia el poder de la "herencia" [1] , aunque el concepto en sí aún no se había formulado de manera que reconoceríamos hoy [2] . Fue, sin embargo, muy reservado acerca de sus métodos, y aunque bien leído en cuestiones prácticas que no era académico y desde luego no tenía ambiciones para investigar las leyes abstractas de la naturaleza. El descubrimiento de las leyes de la herencia sería sí misma a una exitosa fertilización cruzada entre la experiencia práctica acumulada de los agricultores y la comunidad científica. Esa reunión de las mentes era poco probable en Inglaterra, donde el eminente naturalista Sir Joseph Banks considerado Bakewell con recelo [2] , por lo que sería la aplicación de métodos de Bakewell a la producción de lana en Moravia por Ferdinand Geisslern (1751-1824) que con el tiempo llevarlos a la atención de un público de mentalidad científica.

La Sociedad de Criadores de Ovejas "en Moravia

Brno, capital de Moravia, (Brünn, en Mähren, a los alemanes) se había desarrollado como el centro de una próspera industria de la lana en el siglo 18 y se llegó a conocer como "la Manchester de Austria," en referencia a la edad de edad, preeminencia de Manchester en la producción de lana Inglés. Criadores de ovejas locales en Brno fundaron primera sociedad de cría de animales del mundo, conocido más bien pomposamente como "La Asociación de Amigos, expertos y defensores de la cría de ovejas para la consecución de un avance más rápido y más profunda de esta rama de la economía y de la fabricación y aspectos comerciales de la industria de la lana, que se basa en ella, "pero por lo general llaman la Sociedad de Criadores de Ovejas" (SBS) (Schafzüchtervereinigung). La SBS se centró en los problemas prácticos de la industria de la lana y publicó una revista semanal, Oekonomische Neuigkeiten und Verhandlungen (ONV; Actualidad Económica y Anuncios), editado por el secretario de la sociedad cristiana Carl André (1763-1832), la figura principal en el desarrollo de ciencias naturales y agrícolas en Moravia en ese momento. Las reuniones anuales atrajeron a una amplia gama de participantes, no sólo de Moravia, sino también de las regiones vecinas de Hungría, Bohemia y Silesia. Muchos miembros tenían amplias bibliotecas de libros y revistas científicas, conde (1778-1836) colección de HF Salm-Reifferscheidt, por ejemplo, numerado 59.000 volúmenes. André y su familia tuvieron pleno acceso a estos recursos, ya su hijo Rudolf (1792-1825) fue más tarde para escribir un libro sobre la cría de ovejas.
Imre Festetics era otro miembro destacado de la sociedad y tenían acceso a una enorme biblioteca ( Figura 2B ) de libros agrícolas de propiedad de su hermano mayor (György Festetics, 1755-1819) alojado en su castillo ( Figura 2C ) en Keszthely en el lago Balaton.Incluía las obras del joven, Culley, Sinclair, y Marshall, así como las encuestas de condado del Consejo de Agricultura en Londres [3] , [4] , las mismas publicaciones que habían influido en Bakewell. Sobre la base de este conocimiento, György Festetics fundó la Universidad Georgikon (1797), la primera escuela de agricultura en Europa, y aún existe como una facultad de la Universidad de Panonia. La SBS, sin duda, reunió a un grupo inusualmente progresista-pensamiento de las personas interesadas en el avance de la industria textil a través de la mejora de los rasgos de lana en ovejas. Las reuniones anuales eran verdaderos crisoles científicos de su tiempo, y un enfoque en el olvido-de gran debate y el descubrimiento científico.

Ovejas de consanguinidad: El gran debate

Entre 1816 y 1819, los miembros de la SBS debatieron ampliamente la asociación de los rasgos de lana (color, fitness, densidad, etc), y cómo combinar efectivamente rasgos útiles en la progenie de cruces [1] . El tema más controvertido fue el papel de la endogamia. El austriaco barón JM Ehrenfels sostuvo que "la herencia" fue controlado por "leyes fisiológicas de la naturaleza" (Physiologische Gesetze der Natur), ilustrando su punto con referencia a la raza española Merino. La calidad de la lana se había observado a disminuir cuando fueron criados ovejas fuera de España, y Ehrenfels atribuido esto a las condiciones climáticas.También creía que la endogamia actuaría en contra de la "plasma principal" de la organización animal (Hauptplasma der thierischen Organización) disminuir directamente la aptitud lana [5] .Contrariamente a Ehrenfels, Imre de Festetics cree que la herencia estaba estrictamente controlada por factores intrínsecos, y la endogamia podría utilizarse para concentrar estos factores y hacer la herencia de rasgos más predecible. Sus hipótesis se basan en sus propias experiencias prácticas y sus observaciones de la cría de ovejas Merino. Influenciado por la Bakewell denominado enfoque a menudo como "la cría de entrada y en"-que había ganado rápidamente popularidad entre los criadores europeos interesados ​​en la producción de lana fina, Festetics había empezado a criar ovejas en 1803 en su finca en Hungría. Después de experimentar con métodos rigurosos de endogamia durante más de una década que había llegado al punto en que no podía comprar mejores animales de reserva que la suya. Otros volvieron su atención a sus resultados, los cuales él publicitadas en las reuniones de la SBS, a menudo con humor refiriéndose a ellos como Brunni Juhos Társaság, o "el montón sheepy Brno". [6] .
André intentó resolver el debate entre Ehrenfels y Festetics. Estuvo de acuerdo en el valor de la endogamia como propone Festetics, aunque tenía dudas sobre su potencial, y pidió Festetics resumir sus puntos en un papel similar al de Ehrenfels. Festetics aceptó el reto, la confianza de que sus 15 años de experiencia en la cría le permitiría respaldar sus afirmaciones. Esto resultó en una serie de artículos publicados en 1819 [7] , [8] .

Leyes genéticos de la Naturaleza

Festetics formulan una serie de reglas de herencia y fue el primero en referirse a ellas como "leyes genéticas de la naturaleza" ("Die Genetische Gesätze der Natur"). Al hacerlo, se utiliza el término "genética", por primera vez, 80 años antes de que William Bateson lo hizo en su carta personal a Alan Sedgwick. Festetics crearon este nuevo término para distinguir claramente sus reglas de la herencia, o "leyes genéticas" de las "leyes fisiológicas" de Ehrenfels. Cuatro reglas de Festetics (originalmente en alemán) se pueden traducir de la siguiente manera:
  1. Los animales sanos y robustos son capaces de propagar y transmitir sus características específicas.
  2. Rasgos de los abuelos que son diferentes de las de la progenie inmediata pueden reaparecer en generaciones posteriores.
  3. Animales que poseen características deseables que han sido heredados por muchas generaciones a veces pueden tener con rasgos divergentes descendencia.Tal progenie son variantes o fenómenos de la naturaleza, y no son adecuadas para la propagación adicional si el objetivo es la herencia de rasgos específicos.
  4. Una condición previa para la aplicación exitosa de la endogamia es escrupulosa selección de los animales de reserva. (En mi opinión este es el punto principal).[Nota insertada por CC André].
En estas "Leyes Genéticos," Festetics fue el primero en reconocer empíricamente la segregación de los caracteres de la segunda generación híbrida [9] . Él también relacionó la herencia (Vererbung) con la salud y el vigor de forma independiente de los factores externos, haciendo hincapié en el papel de la endogamia (combinado con una fuerte selección) en la estabilización de la herencia de caracteres para preservar o desarrollar nuevas razas [10] .Para ilustrar el concepto que utilizó las ovejas y las razas de caballos, como ejemplos, a pesar de que también se aplica a la especie humana, considerando las poblaciones de las aldeas húngaras aisladas, en las que él había observado características degenerativas mentales y físicas. Observaciones de Festetics destacaron importantes correlaciones entre la variabilidad, la adaptación y el desarrollo. También tomó nota de las consecuencias de la selección y de su papel en la herencia, en la creencia de que la variabilidad y se conecta a sus leyes postuladas de la genética, actuando juntos en la cría, así como en los procesos naturales que controlan las poblaciones de diferentes animales, incluyendo los seres humanos.

El impacto de Festetics

No hay duda de que las leyes de Festetics fueron derivados empíricamente y se producen fundamentalmente por la necesidad práctica de producir ovejas con mejores características de la lana. Aunque inicialmente había ningún intento de representar matemáticamente, se desprende de sus publicaciones posteriores que Festetics era consciente de la importancia de la aplicación de tales métodos. Rudolf André diseñado un dispositivo micrométrico que podría ser utilizado para evaluar los diferentes rasgos de lana. Festetics reaccionaron diciendo: "Creo que en la ciencia de cultivo de una nueva era está a punto de surgir, a partir de la medición de rasgos finos de lana que se puede evaluar con exactitud matemática." En un artículo publicado un año más tarde él abogó por la importancia de la la aplicación de las evaluaciones matemáticas en la cría de animales [11] .
En este tiempo "la herencia" como tal no tenía ningún significado biológico [2] . Como Sandler y Sandler [12] señalan, no había aún hay una distinción clara entre los conceptos de herencia y el desarrollo. Los científicos contemporáneos consideraban la herencia como una etapa en un proceso continuo de desarrollo, y nunca consideraron que los eventos de transmisión podrían ser separados y estudiados por separado [13] . Las leyes de Festetics muestran que él estaba muy cerca de hacer esta distinción crucial entre la herencia stricto sensu y el "desarrollo" sensu lato. Por desgracia, sus rasgos de elección, como la densidad de lana y longitud, eran complejas y están sujetas a la herencia poligénica. Para cuantificar plenamente sus observaciones y llegar a las mismas conclusiones que Mendel tarde hizo con rasgos monogénicos, habría sido necesario que Festetics haber tenido acceso a las técnicas precisas y métodos estadísticos modernos como loci de rasgos cuantitativos (QTL) la cartografía [14] .Por tanto, cualquier intento de analizar sus datos utilizando métodos del siglo 19 le habría llevado a un callejón sin salida.
La inevitable pregunta que surge es si Festetics y Mendel eran conscientes del trabajo de los demás. No hay evidencia directa de que Mendel nunca leer o citarse el trabajo de Festetics, a pesar de estar disponibles en la biblioteca, en Brno, donde realizó su investigación. Sin embargo, la ley de segregación de Mendel es esencialmente la prueba matemática de la regla Festetics '"b." Ley de Mendel establece que durante la producción de gametos, los dos ejemplares de cada factor hereditario se segregan de manera que las crías adquieren sólo un factor de cada padre. Mendel demostró esto en la observación de la reaparición de los rasgos de los abuelos en la segunda generación de guisantes. ¿Es esto una coincidencia o no Mendel diseñar precisamente un experimento para probar una observación empírica anterior?Aunque los dos hombres eran una generación de diferencia, algunas de las respuestas a las preguntas Mendel estaba pidiendo estaban en la biblioteca que se utiliza continuamente. Tanto Festetics y Mendel eran miembros de la Sociedad de Historia Natural de Brno, al mismo tiempo, a pesar de su superposición fue breve, ya que Festetics murió apenas un año después de Mendel se convirtió en un miembro. En 1865 Mendel leyó su ponencia en la reunión anual de la sociedad y que se publicó un año más tarde en el proceso [15] . Aunque nunca sabremos si Festetics influyó directamente Mendel, ambos hombres eran productos de la misma comunidad, y Mendel bien pueden haber estado al tanto de las ideas FESTETICS '. Elmodus operandi de esta comunidad refleja mucho a la de las redes de investigación en colaboración modernas, con individuos poderosos y bien financiados capaces de reunir a científicos de diferentes disciplinas para responder a preguntas específicas con profundas implicaciones teóricas y comerciales.

"Lo que es heredada y cómo?"

En 1820 CC André, la figura principal en la configuración del entorno intelectual de la SBS, se trasladó a Stuttgart, dejando Johann Karl Nestler (1783-1842) volver a centrar el debate unos años más tarde en los intentos por comprender la herencia. Nestler cabo extensos experimentos con animales y la herencia de plantas y fue jefe del Departamento de Historia Natural y Agricultura de la Universidad de Olomouc, donde había estudiado previamente Mendel. En 1836, más de una década después de que el debate sobre la FESTETICS "leyes genéticas de la naturaleza", se celebró una reunión improvisada de la SBS para discutir "la capacidad de la herencia de los animales de reserva nobles." Uno de los oradores fue el nuevo abad de St. Thomas ' Abbey, Cyrill Napp Franz (1792-1867). Napp hizo la observación importante que "... la herencia de las características del productor (Erzeuger) a la producida(Erzeugten) consiste sobre todo en la afinidad mutua por el parentesco de los animales emparejados. Como resultado de esto, un carnero elegido para la oveja debe corresponder a la misma, tanto en interior y exterior de la organización. [16] ". Él reconoció así el papel de la" organización interna "de los animales en la determinación de sus" formas externas ", y más tarde pasó a hacer una pregunta fundamental: "¿Qué deberíamos haber estado tratando no es la teoría y el proceso de cría. Pero la pregunta debe ser: lo que se hereda y cómo [17] "Él estaba formulando efectivamente el tema de la investigación genética de las plantas para posteriormente ser llevada a cabo por Mendel?. Inspirado por esto, Nestler solicitó experimentos de cruce específicamente diseñados para abordar estas ideas [18] , [19] , e incluyó la palabra "herencia" en el título de un libro que publicó en 1837 [20] .
Muchos investigadores han tratado de revelar la motivación para el diseño experimental de Mendel [21] , [22] . ¿Estaría interesado en los fundamentos teóricos de las leyes de la herencia o, simplemente, con el objetivo de crear híbridos? Monaghan y Corcos [23]cuestionan la influencia de los criadores de Moravia en los experimentos de Mendel. Sin embargo, como se muestra por Wood y Orel [19] , es evidente que muchos intelectuales en Brno debatían activamente tanto en aspectos teóricos y empíricos relacionados con la herencia. La abadía de Santo Tomás estaba bien equipado para la investigación científica, y la mayoría de los hermanos disfrutaron de una rica vida intelectual [22] . Napp fue el mentor de Mendel en Brno ( Figura 2D ), la promoción activa de la enseñanza de la agricultura y dando conferencias que Mendel asistió en 1846 [21] . Profesores de Mendel tenían una fuerte influencia sobre él, con Napp le headhunting efectiva para el monasterio en 1843 [19] , [24] .Napp estaba interesado en la herencia como un problema en sí mismo, y envió a Mendel a la Universidad de Viena para ganar experiencia específica en 1851-1853. Luego lo puso a trabajar en la cuestión de la naturaleza de la herencia. Napp y Nestler eran principales figuras que conforman la investigación la herencia en Brno. Ambos habían leído los papeles de Festetics y lo citado, y parece probable que Mendel habría oído hablar de estas obras de sus maestros.

Conclusiones

Aunque se tambalea al borde de la visión, el trabajo de Festetics no condujo inmediatamente a un gran avance en nuestra comprensión de la herencia [2] . En su lugar, se hundió en la más completa oscuridad durante más de 170 años hasta su redescubrimiento por Orel [25] .Festetics no descubrieron la genética factoriales o "mendeliana" antes de Mendel, pero sin duda sentó las bases para su posterior descubrimiento [9] . Si Mendel es el padre de la genética, en este contexto, Festetics tiene una fuerte pretensión de ser el abuelo, después de haber introducido el término "genética" ya en 1819. Desafortunadamente, con algunas excepciones, Festetics rara vez se menciona en la literatura científica contemporánea o en los libros que abordan la historia de la genética. No obstante, hizo una enorme contribución al contexto intelectual en Brno en que los intereses de Mendel en la herencia y la hibridación se levantó. Mendel-, mientras que, sin duda, de gran talento-no era un "genio solitario" más de lo que era Festetics. Ambos hombres eran parte de una comunidad científica-con eficacia una red dedicada a la solución del problema de la herencia de la investigación. El trabajo iniciado por Festetics parecía haber llegado a un punto muerto hasta que Mendel llegó a Brno y, ya sea por accidente o diseño, selecciona la herramienta adecuada para los guisantes de trabajo con caracteres discretos y tiempos de generación más corto que los ovinos.

Agradecimientos