GENETYKA A EWOLUCJA

Istniej▒ cztery g│≤wne etapy rozszerzenia naszej wiedzy na temat genetyki: koncepcja A. Weismanna niezale┐no╢ci kom≤rek szlaku p│cowego i somy, ustalenie praw dziedziczenia przez G. Mendla, chromosomowa teoria dziedziczenia T. H. Morgana oraz rozw≤j genetyki molekularnej zapocz▒tkowany w 1953 roku odkryciem struktury DNA przez Watsona i Cricka. Pierwsze trzy zostan▒ pokr≤tce przedstawione w tej czΩ╢ci, z pozosta│ym mo┐na siΩ zapoznaµ przegl▒daj▒c inne strony WWW serwisu Biologia Molekularna w Internecie.

A. Weismann twierdzi│, ┐e od momentu zap│odnienia jaja zaczynaj▒ siΩ dwa niezale┐ne procesy podzia│u kom≤rkowego. jeden z nich prowadzi do doros│ego osobnika, czyli somy za╢ drugi, stanowi▒cy szlak p│ciowy prowadzi do kom≤rek rozrodczych (plemnik≤w i jaj). Soma jest ╢miertelna, natomiast kom≤rki szlaku p│ciowego s▒ potencjalnie nie╢miertelne. Zak│adaj▒c, ┐e Weismann mia│ racje, nale┐y mo┐liwo╢µ dziedziczenia cech nabytych (g│oszon▒ przez Lamarcka, a ukrytego pod okre╢leniem u┐ywania i nieu┐ywania przez Darwina) odrzuciµ. Pod tym wzglΩdem jego twierdzenie by│o s│uszne. Spostrze┐enie Weismanna by│o nowatorskie, poniewa┐ po raz pierwszy zauwa┐ono, ┐e dziedziczenie polega na przekazywaniu kolejnym pokoleniom, nie energii czy materii, lecz informacji, dlatego te┐ jego idee maj▒ fundamentalne znaczenie dla rozumienia ewolucji. Nadal jednak nie wiadomo by│o jaki charakter mia│a przekazywana informacja.

Pierwszy krok na drodze do poznania mechanizm≤w dziedziczenia postawi│ G. Mendel. Jego osi▒gniΩciem by│o wykazanie jednostek dziedziczno╢ci, kt≤re zgodnie z okre╢lonymi regu│ami s▒ przekazywane za po╢rednictwem gamet z pokolenia na pokolenie. Mendel krzy┐owa│ ze sob▒ r≤┐ne odmiany grochu, ro╢liny o │atwych do wyr≤┐nienia cechach (barwa kwiatu, barwa i kszta│t nasion). Stwierdzi│, ┐e przyczyn▒ zr≤┐nicowania odmian by│a obecno╢µ czynnik≤w dziedzicznych, kt≤re obecnie nazywamy genami. Ustali│, ┐e dla ka┐dej cechy, osobnik otrzymuje dwa geny, po jednym od ka┐dego z rodzic≤w. Kiedy osobnik wytwarza kom≤rkΩ rozrodcz▒ , jeden z dw≤ch gen≤w, wybrany losowo, jest przekazany do tej kom≤rki, a w ten spos≤b i potomstwu. Zwie±czeniem bada± Mendla by│o sformu│owanie dw≤ch praw: prawa czysto╢ci gamet (I prawo Mendla) i prawo niezale┐nej segregacji (II prawo Mendla)

• I prawo Mendla: Ka┐da cecha jest determinowana przez dwa geny. Geny determinuj▒ce jedn▒ cechΩ okre╢lana jest terminem allele

• II prawo Mendla: Geny warunkuj▒ce r≤┐ne cechy segreguj▒ niezale┐nie od siebie i jest kwesti▒ przypadku, kt≤ry allel z pary warunkuj▒cej jedn▒ cechΩ znajdzie siΩ w gamecie z jednym b▒d╝ drugim allelem z pary alleli warunkuj▒cej drug▒ cechΩ

Prace Mendla sta│y siΩ racjonalnymi podstawami genetyki, nauki o dziedziczno╢ci. P≤╝niejszy rozw≤j dziedziny sta│ siΩ, po odkryciu dokona± Mendla, du┐o bardziej dynamiczny. T. Morgan wraz ze wsp≤│pracownikami, badaj▒c muszkΩ owoc≤wkΩ Drosophila Melanogaster , okry│, ┐e pewne cechy nie dziedzicz▒ siΩ w spos≤b mendlowski (zgodny z prawami Mendla). II prawo Mendla nie by│o zachowywane dla cech determinowanych przez geny zlokalizowane na tym samym chromosomie (geny sprzΩ┐one). Nie podlega│y one segregacji niezale┐nie jedna od drugiej. Konsekwencj▒ bada± Morgana, by│o stwierdzenie, ┐e geny s▒ u│o┐one na chromosomach liniowo i ┐e geny le┐▒ce blisko siebie na chromosomie nie musz▒ byµ przekazywane razem.

Decyduj▒cym krokiem w badaniach genetycznych by│o odkrycie chemicznej struktury gen≤w, czyli przedstawienie modelu DNA przez Watsona i Cricka. (odno╢nik). Ustalenie dok│adnej struktury materia│u genetycznego pozwoli│o zrozumieµ mechanizm jego replikacji (odno╢nik). Da│o podstawy teoretyczne dla dalszych odkryµ, kt≤re doprowadzi│y do ustalenia centralnego dogmatu biologii molekularnej , czyli uniwersalnych zasad kodowania i realizowania informacji genetycznej (schemat).

Powy┐szy schemat obrazuje w jaki spos≤b mo┐e byµ przekazywana informacja genetyczna. NajczΩstsze sposoby przekazywania informacji przedstawione s▒ ciemnymi strza│kami, rzadsze strza│kami jasnymi. Warto zauwa┐yµ, ┐e brakuj▒ce strza│ki odpowiadaj▒ dowolnemu przekazywaniu informacji od bia│ka. Zatem genetyczny mechanizm dekoduj▒cy jest nieodwracalny. Centralny dogmat dostarcza molekularnego wyja╢nienia braku mo┐liwo╢ci dziedziczenia cech nabytych. Je┐eli darwinowski rezultat u┐ywania i nieu┐ywania prowadzi do zmiany bia│ka w ciele, to taka zmiana nie mo┐e byµ przekazana potomstwu, bo dziedziczone jest jedynie DNA.

Przed ostatecznym przedstawieniem nowoczesnej teorii ewolucji, zdefiniowaµ nale┐y jeszcze trzy terminy, pojΩcia: genotypu, fenotypu oraz mutacji. W genetyce genotypem nazywa siΩ sk│ad genetyczny organizmu, za╢ fenotypem realizacjΩ genotypu tego┐ osobnika. Nie zawsze zapis genetyczny jest przekazywany potomstwu ze stuprocentow▒ dok│adno╢ci▒. NajczΩ╢ciej podczas kopiowania (replikacji) materia│u genetycznego mog▒ pojawiaµ siΩ b│Ωdy zwane mutacjami. Owe mutacje na poziomie genotypu mog▒ objawiaµ siΩ zmienno╢ci▒ fenotypow▒.

Teraz ju┐ mo┐na podsumowaµ wsp≤│czesne, tzw. neodarwnowskie, pojmowanie ewolucji. Organizmy r≤┐ni▒ siΩ miΩdzy sob▒ czΩ╢ciowo z powodu zmiennego oddzia│ywania ╢rodowiska, a czΩ╢ciowo z powodu r≤┐nic pomiΩdzy genami w zap│odnionych jajach, z kt≤rych siΩ rozwinΩ│y. Dziedziczone s▒ jedynie r≤┐nice genetyczne. Przemiany ewolucyjne pojawiaj▒ siΩ poniewa┐ niekt≤re r≤┐nice na poziomie gen≤w (genotypowe), wp│ywaj▒ na dostosowanie fenotypu pod wzglΩdem prze┐ywania i reprodukcji. O prze┐yciu najlepszych fenotyp≤w decyduje dob≤r naturalny. Zatem ewolucja polega w g│≤wnej mierze, na zmianie proporcji genotyp≤w w populacji.

KAROL DARWIN

ROZW╙J WSP╙úCZESNYCH BADA╤ NAD EWOLUCJí

Webmaster