miepaj miepaj
241
BLOG

Ewolucja czy konserwatyzm genetyczny? (2)

miepaj miepaj Nauka Obserwuj temat Obserwuj notkę 15

Prof dr hab. Janusz Stanisław Keller

EWOLUCJA CZY KONSERWATYZM GENETYCZNY? (2)

 

Od cechy do genu

            Jako jeden z przykładów świadczących o wielkości tego dystansu może tu służyć choćby fakt, że w czasach Darwina nie istniało jeszcze nawet pojęcie „genu” jako podstawowej materialnej jednostki dziedziczności, bowiem zostało ono wprowadzone do nauki dopiero przez W.L. Johannsena w 1909 r.

            W XIX w. organizm żywy rozpatrywany był głównie na poziomie cech zewnętrznych, widzialnych i mierzalnych, tak zwanych fenotypowych,czego wymownym dowodem może być dzieło życia innego wielkiego biologa żyjącego wówczas, a mianowicie J.G. Mendla. Zakonnik ten wydał w Brnie w roku 1866 prace pod tytułem Badania nad mieszańcami roślin, w której sformułował po raz pierwszy w historii biologii dwa prawa dotyczące reguł przekazywania przez organizmy żywe swych cech dziedzicznych. Krzyżując dwie wyselekcjonowane linie grochu, Mendel stwierdził, że jeżeli w określonej populacji organizmów żywych występuje jakaś cecha w dwóch wariantach przeciwstawnych (na przykład kwiaty białe i kwiaty czerwone), to w dowolnie wybranej pojedynczej komórce płciowej (gamecie) pochodzącej od którejś z tych linii może występować jedynie jeden z pary czynników dziedzicznychwarunkujących omawiane warianty przeciwstawne. Mendel nazwał odkrytą przez siebie regułę prawem czystości gameti dodał, że siła ekspresji takich czynników dziedzicznych może być różna: jeden z nich może w pełni lub częściowo dominować nad drugim, ale może też być wręcz recesywny w stosunku do niego. Dla naszych rozważać jeszcze ważniejsze jest drugie ogólne prawo Mendla, mówiące o niezależnym dziedziczeniu się poszczególnych cech,na przykład koloru kwiatów i kształtu nasion u grochu. Darwin nie znał prawdopodobnie prac Mendla, ale omawiane prawa dowodzą, że w połowie XIX w. cechy fenotypowe traktowane były jako jednostki autonomiczne, a integralność całego organizmu była niedoceniana.

            Pierwszy chyba istotniejszy wkład do tej dziedziny wiedzy wniosły dopiero w pierwszej połowie XX w. prace amerykańskiego twórcy cytogenetyki, T.H. Morgana, który w roku 1933 otrzymał Nagrodę Nobla za sformułowanie chromosomowej teorii dziedziczenia,co przeniosło płaszczyznę rozważań o dziedziczności na poziom komórkowy, wskazując na istnienie niejako wydzielonej substancji dziedzicznejorganizmów zlokalizowanej w ich komórkach.Prawdziwy przełom w genetyce spowodowało jednak dopiero odkrycie struktury i znaczenia kwasów nukleinowych oraz ich roli w mechanizmie biosyntezy białka, za które to badania F.H.C. Crick, J.D. Watson oraz M.H.F. Wilkinson otrzymali Nagrodę Nobla w roku 1962.

            W drugiej połowie XX wieku nowe odkrycia w fizjologii, biochemii, genetyce molekularnej, genetyce populacji i ekologii potoczyły się tak lawinowo, że obecnie można śmiało zaryzykować twierdzenie, że rozważania biologów z połowy wieku XIX mają dla nas znaczenie głównie historyczne.

            Bardzo istotnie zmieniło się przede wszystkim ogólne spojrzenie na zwierzę; teraz każdy biolog zdaje sobie doskonale sprawę z tego, że jednostką funkcjonalną jest cały organizm, a nie – skrzydło, oko, serce czy mięsień. Rozwój fizjologii i biochemii doprowadził do dość już szczegółowej znajomości różnorodnych, bardzo skomplikowanych powiązań enzymatycznych między wszystkimi procesami biochemicznymi zachodzącymi w pojedynczej komórce, jak też mechanizmów neurohormonalnych integrujących funkcje wszystkich komórek, tkanek, narządów wewnętrznych i ich układów w organizmie wielokomórkowym. Obecnie wiemy doskonale, że jakiekolwiek naruszenie tej doskonałej równowagi w obrębie współdziałań, jakie istnieją między pozornie bardzo odległymi od siebie elementami organizmu żywego natychmiast powoduje bardzo rozległe i różnorodne skutki w funkcjonowaniu całości. Na przykład w czasie aktywności ruchowej biorą czynny udział nie tylko mięśnie szkieletowe, ale również – układ kostny, oddechowy, krążenia, nerwowy, hormonalny itd.

            Ta globalizacja spojrzenia ma tutaj istotne znaczenie, bowiem cała teoria ewolucji Darwina jest oparta na zmienności pojedynczych cech i na doborze naturalnym utrwalającym zmiany korzystne. Darwin zdawał sobie oczywiście sprawę z tego, że żadnemu gadowi nie wyrosły nagle skrzydła i nie powstał w ten sposób ptak, ale uważał, że bardzo niewielkie, spontaniczne, zupełnie przypadkowe zmiany zachodzące w organizmach wielu gadów, a potencjalnie sprzyjające wytworzeniu się na przykład skrzydeł, kumulowały się w ciągu milionów lat i doprowadziły w końcu do ukształtowania się ptaków zdolnych unosić się w powietrzu.

            Charakterystyczne jest, że w czasach Darwina największą różnicę między gadami a ptakami upatrywano właśnie w posiadaniu skrzydeł, czyli przystosowaniu do lotu. Tymczasem chyba znacznie bardziej istotna różnica polega na tym, że ptaki są stałocieplne, a gady – zmiennocieplne, co wiąże się z inną budową ich przewodu pokarmowego (ptaki mają dwa żołądki – gruczołowy i mięśniowy – a gady tylko jeden), jak też z tym, że ptaki muszą pobierać znacznie większe ilości pokarmu w stosunku do masy swojego ciała, niż gady. Ponadto ptaki są głównie roślinożerne, a gady – mięsożerne; gady mogą zapadać w lecie (w czasie suszy) w sen letni, a w zimie – w sen zimowy, natomiast ptaki takiej zdolności nie posiadają; ptaki oprócz skrzydeł muszą posiadać pneumatyczne kości oraz układ oddechowy zaopatrzony w worki powietrzne itp. To globalne podejście zwiększa niebotycznie ilość genów, jakie musiałyby ulec przypadkowym „zmianom korzystnym”, aby z gada powstał ptak.

            Po sformułowaniu i rozwinięciu w XX w. chromosomowej teorii dziedziczności neodarwiniści rozszerzyli koncepcję Darwina o teorię mutacji, rozumianej szeroko jako spontaniczne, bezkierunkowe zmiany zachodzące w strukturze chromosomów (aberracje chromosomów, crossing-over), ich liczbie (haploidalność, poliploidalność), rekombinacjach oraz w budowie pojedynczych genów (mutacje punktowe). Spośród tego całego wachlarza zmian o charakterze dziedzicznym dla procesu powstawania nowych cech w jakichś populacjach istot żywych tylko mutacje punktowe wnoszą do puli substancji dziedzicznej nowe geny, nieistniejące dotychczas w tych populacjach. Wszelkie rekombinacje i aberracje chromosomowe zmieniają jedynie zmienność osobniczą w obrębie jakiejś populacji, a wiec częstość występowania poszczególnych genów już istniejących w genomach pojedynczych osobników, ale nie wzbogacają tych genomów.

            Posługując się językiem współczesnym można uogólnić, że prawdopodobieństwo kumulowania się „dodatnich” efektów mutacji genowych zależy od częstości występowania wszystkich mutacji w jakiejś populacji istot żywych w określonym miejscu i czasie, od procentu mutacji „korzystnych”, niezbędnych dla ukształtowania się określonego nowego narządu, oraz od maksymalnego okresu czasu, w jakim określone mutacje występowały, a jaki jest dostępny dla naszych badań w zakresie zapisu kopalnego. Szereg matematyków usiłowało wykonać takie obliczenia; jeden z nich, Stanisław Ulam, obliczył na przykład, że rozwinięcie się oka na drodze kumulowania się mikromutacji jest zupełnie nie­prawdopodobne, ponieważ czas, w jakim taki proces musiałby zajść, byłby dłuższy od okresu czasu, jaki według naszej wiedzy archeologicznej moglibyśmy w ogóle brać pod uwagę w historii kuli ziemskiej. Gdy obliczenia swoje Ulam przedstawił w 1967 r. w filadelfijskim Instytucie Wistar, usłyszał od darwinistów, że musiał pomylić sie w swoich obliczeniach, ponieważ powstanie oka w procesie ewolucji jest przecież faktem. Gdyby obecnie wykonać takie obliczenia, jakie zaprezentował Ulman 40 lat temu, wnioski z nich płynące byłyby jeszcze o wiele trudniejsze do przyjęcia przez wyznawców ewolucjonizmu, niż wówczas, o czym świadczą wszystkie wymienione powyżej zdobycze biochemii i genetyki molekularnej.

            W trakcie zastanawiania się nad istotą ewolucji omawianych powyżej gadów nie można powstrzymać się też od pytania, dlaczego w mezozoiku zwierzęta te były najliczniejszą grupą kręgowców i żyły w bardzo zróżnicowanych strefach klimatycznych, od pustyni po otwarte morza, a następnie większość z nich wprawdzie wymarła – jednak do dziś, po mniej więcej stu milionach lat, pozostało z nich jeszcze około 5 tysięcy gatunków i to nadal bytujących w podobnie zróżnicowanych środowiskach, zarówno wodnych (krokodyle, żółwie), jak i suchych (węże).

            Tak wiec rozszerzenie teorii Darwina o mechanizm mutacji nie zmienia sedna problemu, który sprowadza się ciągle do wyeliminowania potrzeby działania w świecie przyrody jakiejś wyższej inteligencji posiadającej ogromną siłę sprawczą, a na jej miejsce – wprowadzenia mechanicznego procesu kumulowania się początkowo niewielkich, przypadkowych, różnokierunkowych zmian i na tej drodze powstawania z form prostszych form bardziej złożonych, czyli – istnienia przypadkowych efektów konstruktywnych.

(c.d.n.)

miepaj
O mnie miepaj

Nieformalny przewodniczący Grupy Inicjatywnej Polskiego Towarzystwa Kreacjonistycznego (1993-1995), pierwszy przewodniczący Towarzystwa (w latach 1995-1998), redaktor naczelny organu Towarzystwa "Na Początku..." od 1993 roku do 2006 oraz (po zmianie tytułu) "Problemów Genezy" od 2013-.

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie