Современная генетика

Современная генетика

Nicolae Popa

BIOLOGIE ?I GENETIC? MODERN?

Material didactic: prelegeri alese

Cuprins:

Din partea autorului 8

I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE 10

II. LEGILE EREDIT??II 14

2.1 Descoperirea celulei 14

2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii 15

2.3 Bazele citologice ale eredit??ii 19

III. TEORIA CROMOZOMIAL? A EREDIT??II 23

3.1 Cromozomii, genele ?i caracterele 23

3.2 Muta?iile ca surs? de alele noi 24

3.3 Muta?iile ?i mediul 25

IV. BAZELE MOLECULARE ALE EREDIT??II 27

4.1 Acizii nucleici 27

4.2 Mecanismul de replicare a ADN 28

4.3 Codul genetic 31

4.4 Mecanismul de repara?ie a defectelor din ADN 36

V. DETERMINISMUL GENETIC AL SEXULUI 39

5.1 De ce sunt necesare dou? sexe? 39

5.2 Mecanismele biologice de determinare a sexului 40

5.3 Mecanismul cromozomial de determinare a sexului 40

5.4 Determinarea sexului la om 42

5.5 Ob?inerea sexului dorit 45

VI. GENETICA UMAN? 47

6.1 Variabilitatea genetic? ?i mo?tenirea caracterelor la om 47

6.2 Ereditatea grupelor sanguine ?i a factorului rezus (Rh) 49

6.3 Metodele de studiere a eredit??ii omului 51

VII. GENETICA MEDICAL? 55

7.1 Ereditatea patologic? la om 55

7.2 Eugenica ?i genetica 57

7.3 Consulta?iile medico-genetice 58

VIII. DETERMINISMUL EREDITAR AL LONGEVIT??II 62

8.1 Gerontologia ?i genetica 62

8.2 Teoriile genetice ale оmb?trвnirii 63

8.3 Perspectivele juvenologiei 65

IX. REALIZ?RILE ?I PERSPECTIVELE GENETICIII 67

9.1 Genetica ?i fitotehnia 67

9.1.1 Hibridarea ca metod? de ob?inere a soiurilor noi 68

9.1.2 Rolul poliploidiei оn ameliorarea plantelor 70

9.1.3 Mutageneza experimental? 70

9.2 Genetica ?i zootehnia 72

9.2.1 Fenomenul heterozisului la animale 72

9.2.2 Reвnvierea speciilor disp?rute 73

9.2.3 Banca de gene 74

9.3 Genetica ?i pedagogia 76

9.3.1 Genotipul ?i mediul social 76

9.3.2 Talentul ?i ereditatea 77

9.3.3 Embriogenetica ?i pedagogia 79

9.4. Genetica ?i psihologia 81

9.4.1 Omul ca fiin?? biiosocial? 81

9.4.2. Factorii ereditari ?i intelectul 82

9.4.3. Aptitudinile ?i ereditatea 83

X. INGINERIA GENETIC? 89

10.1 Structura genomlui 89

10.2 Direc?iile principale ale ingineriei genetice 91

10.3 Separarea ?i sinteza artificial? a genelor 93

10.4 Clonarea genelor 95

XI. INGINERIA GENETIC? LA MICROORGANISMELE INDUSTRIALE 97

11.1 Activitatea enigmatic? a microorganismelor vii 97

11.2 Ingineria genic? оn natur?: transforma?ia, transduc?ia ?i

conjugarea la bacterii 99

11.3 Ameliorarea microorganismelor 101

11.4 Industria ADN ?i biotehnologia 102

XII. INGINERIA GENETIC? LA PLANTE 105

12.1 Clonarea plantelor 105

12.2 Industria celulelor vegetale 107

12.3 Hibridarea celulelor somatice ?i ob?inerea hibrizilor asexua?i

109

12.4 Transferul interspecific al genelor 113

XIII. INGINERIA GENETIC? LA ANIMALE 116

13.1 Hibrizi neobi?nui?i: ob?inerea animalelor alofene 116

13.2 O turm? оn retort?: transplantarea embrionilor 118

13.3 Descenden?? copiat?: clonarea animalelor 120

13.4 Animale transgenice 122

XIV. FONDUL GENETIC AL BIOSFREREI 125

14.1 Rolul organismelor vii оn natur? ?i оn economia na?ional? 125

14.2 Banca de gene a plantelor 127

14.3 Fondul genetic al plantelor 129

XVI. INGINERIA GENIC? ?I SISTEMATICA 134

15. Genele ?i sistematica 134

15.2 Gradul de оnrudire genetic? 135

15.3 Realiz?rile ?i perspectivele genosistematicii 137

XVI. INGINERIA GENETIC? ?I MEDICINA 139

16.1 Povara genetic? оn societatea uman? 139

16.2 Medicamentele – sub controlul genelor 141

16.3 Genoterapia ?i perspectivele ei 144

XVII. ASPECTELE SOCIALE ALE INGINERIEI GENETICE 148

17.1 Cutia Pandorei sau consecin?ele imprevizibile ale ingineriei

genice 148

17.2 Clonarea oamenilor! 150

17.3 Controlul genetic la om: pro ?i contra 152

17.4 Ereditatea patologic? ?i criminalitatea 154

Din partea autorului

Evident, pentru nimeni nu prezint? greutate s? deosebeasc? m?rul de par?,

grвul de secar?, oaia de capr?, lupul de vulpe. Este bine cunoscut ?i

faptul c? reprezentan?ii lumii vegetale ?i animale, de-a lungul unui ?ir

infinit de genera?ii, dau via?? unor descenden?i, care sunt dup? chipul ?i

asem?narea lor: leoaica na?te pui de leu, pisica - pui de pisic?, cвinele -

pui de cвine. Tot odat?, din semin?e de floarea-soarelui vor r?s?ri numai

plante de floarea-soarelui, iar din ghind? - numai arbori de stejar. Оn mod

obi?nuit aceste fenomene sunt legate de ereditate.

Prin no?iunea de ereditate se оn?elege capacitatea organismelor vii de a

transmite caracterele ?i оnsu?irile lor descenden?ilor.

Se ?tie, оns?, c? asem?n?rile dintre p?rin?i ?i descenden?i nu sunt

absolute - chiar ?i оn cazurile cвnd se spune «leit taic?-s?u» sau «leit

maic?-sa». Descenden?ii prezint? anumite diferen?e individuale оn raport cu

caracterele definitorii ale p?rin?ilor. Aceste deosebiri sau – devieri de

la tr?s?turile tipice ale p?rin?ilor constituie a?a-numitul fon de

variabilitate sau variabilitatea. Оn virtutea acesteia organismele sunt

capabile de a suferi la ac?iunea unor factori interni sau externi anumite

modific?ri. Pe fundalul alb al coroanelor pomilor dintr-o livad? оn floare

un ochi atent va deosebi ?i numeroase nuan?e cromatice diferite de

colora?ia general? a petalelor; оntre sutele de mii de frunze de pe oricare

arbore nu vom vedea dou? identice ca form?, dimensiuni ?i colorit; printre

cei cinci miliarde ?i jum?tate de oameni, care populeaz? planeta noastr?,

nu vom g?si doi, care s? aib? exact acelea?i caractere ?i tr?s?turi.

Exemple de acest fel se оntвlnesc pretutindeni.

Оn ce mod, оns?, are loc transmiterea prin ereditate a caracterelor? Unde

?i cum este fixat? informa?ia ereditar?? De ce se nasc uneori mon?tri,

adic? indivizi cu anomalii grave? Pot fi oare schimbate caracterele

organismelor, corectate defectele naturii? Putem ob?ine sexul dorit,

«construi» noi forme de organisme?

Aceste ?i numeroase alte оntreb?ri sunt оntr-un fel sau altul legate de

ereditate ?i variabilitate, care au devenit principalul obiect de studiu al

unei ?tiin?e relativ tinere - genetica. Оn prezent genetica s-a divizat оn

numeroase direc?ii de investiga?ie, fiecare dintre acestea dispunвnd de

metode specifice de lucru.

Оn cartea pe care v-o propunem sunt examinate doar o parte din ele.

Sarcina principal? autorul ?i-a v?zut-o, оns?, оn familiarizarea unui cerc

larg de cititori cu legile de baz? ale geneticii, cu realiz?rile ei cele

mai importante, precum ?i cu cele mai оnsemnate domenii de aplicare a lor.

Оn primele trei capitole am g?sit de cuviin?? s? prezent?m baza teoretica

a acestei ?tiin?e, conducвndu-l pe cititor, оntr-o trecere sumar?, dar

consecvent?, prin labirintul ideilor despre ereditate, оncepвnd cu

antichitatea ?i pвn? оn prezent; s? prezent?m natura material? a acestui

fenomen, precum ?i modul оn care se produce el la nivel molecular-genetic.

Probabil, c? anume aceste capitole se ?i disting printr-o anumit?

dificultate de оn?elegere, dar, dup? cum se ?tie, a se scrie despre lucruri

complicate nu este o treab? u?oar?, iar simplificarea lor pвn? la

primitivizare ar оnsemna, dup? profunda noastr? convingere, s? facem un

prost serviciu cititorului.

Fiecare dintre capitolele urm?toare sunt consacrate prezent?rii

sarcinilor practice ale geneticii оn diferite ramuri ale economiei

na?ionale. Оn acest sene deosebit de larg sunt dezv?luite realiz?rile

geneticii оn agricultur? ?i medicin?. Cele din domeniul pedagogiei ?i

sociologiei - domenii оn care genetica ?i-a g?sit recent aplicare, sunt mai

modeste, ?i ocup? respectiv, un loc mai modest. Partea a doua a c?r?ii e

consacrat? ingineriei genetice. Ce leg?tur? poate exista оntre genetic?,

una dintre cele mai tinere ?tiin?e biologice, ?i inginerie - una dintre

cele mai vechi ?tiin?e tehnice? E adev?rat c? secolul XX, pe m?sura

avвntului s?u tumultuos, genereaz? оn ?tiin?? orient?ri mereu noi,

neobi?nuite la prima vedere, care, pentru a fi realizate, necesit?

antrenarea reprezentan?ilor celor mai diverse specialit??i.

Acest lucru nu e оntвmpl?tor. De cele mai multe ori noile descoperiri se

fac mai ales оn punctele de jonc?iune ale ?tiin?elor, acolo unde

speciali?tii de diverse profiluri parc? se completeaz? reciproc prin ideile

?i concep?iile lor. Tot a?a s-a оntвmplat ?i оn cazul nostru. Biologia

molecular? ?i genetica, folosind pe parcursul cercet?rilor lor nu numai

metodele proprii, ci ?i metodele fizicii, chimiei, matematicii,

ciberneticii ?i celorlalte ?tiin?e, au dat na?tere unei noi ?tiin?e

aplicate - ingineria genetic?.

Оn c?r?ile de specialitate aceast? ?tiin?? are dou? denumiri: ingineria

genetic? ?i ingineria genic?, care, de fapt, sunt sinonime. Sensul lor оns?

nu este absolut identic: cuvвntul «genetic» provine de la «genetic?», pe

cвnd cuvвntul «genic» ?ine de gene. Denumirea «ingineria genetic?» este mai

ampl?, deoarece, conform spuselor academicianului A. A. Baev, cunoscut

cercet?tor оn acest domeniu, ea se ocup? de construirea structurilor

genetice func?ional active, adic? de crearea unor programe genetice

artificiale, iar un оntreg program genetic nu se mai refer? doar la o

simpl? gen?.

Astfel, оns??i denumirea acestei ?tiin?e reflect? con?inutul cercet?rilor

ei. Precum a marcat academicianul N. P. Dubinin, оmbinarea cuvintelor

«genetic?» ?i «inginerie» arat? c?, оn sfвr?it, a оnceput a se realiza

visul savan?ilor, a оnceput timpul cвnd biologul, asemeni f?uritorului de

mijloace tehnice moderne, va putea construi modele biologice, pe care le va

traduce apoi оn via??, creвnd con?tient orice organism viu cu propriet??i

programate anterior.

Ingineria genetic? n-a ap?rut, bineоn?eles, spontan, pe un loc gol.

Na?terea ei a fost determinat? de dezvoltarea impetuoas? a biologiei

moleculare ?i a geneticii, care a оnceput оn a doua jum?tate a secolului

nostru. Apari?ia acestei ?tiin?e se datoreaz? realiz?rilor anterioare ale

biologiei ?i geneticii clasice, temeliile c?rora au fost puse оn prima

jum?tate a secolului XX.

Оn cartea noastr? ne-am propus s? relat?m acele evenimente care au condus

treptat, dar consecvent la constituirea acestei noi ?tiin?e. Vom vorbi

despre realiz?rile practice ale ingineriei genetice оn fitotehnie,

zootehnie ?i оn industria microbiologic?, despre perspectivele pe care le

au protec?ia fondului genetic, genosistematica ?i genetica medical?. Vom

analiza ?i fenomenele controversate, ce ?in de aceste cercet?ri, precum ?i

aspectele lor sociale.

Оn carte se opereaz? оn temei cu adev?ruri general acceptate, dar pe

alocuri ne oprim aten?ia ?i asupra unor aspecte insuficient elaborate, a

c?ror elaborare, оns?, se va realiza оn timpul cel mai apropiat. Aceasta se

refer? la astfel de probleme importante, ca reglarea sexului, clonarea

animalelor ?i a plantelor, prelungirea vвrstei de tinere?e a omului,

descoperirea hipertimpurie a capacit??ilor deosebite la copii ?. a. Credem

c? par?ial faptul este justificat prin interesul pe care-l nutre?te

tineretul contemporan fa?? de aceste probleme, la a c?ror rezolvare el va

participa, f?r? оndoial?, оn mod nemijlocit.

Vom tr?i un sentiment de fireasc? bucurie atunci, cвnd fiecare dintre

cititori va g?si pe parcursul lucr?rii ceva de folos ?i interesant pentru

el.

?i vom fi recunosc?tori pentru orice sugestie, care ni se va face

referitor la carte.

Autorul

I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE

De?i ca ?tiin?? genetica a оnceput a se constitui la r?scrucea secolelor

XIX-XX, fenomenele ereditare au preocupat demult min?ile oamenilor. Din

timpuri str?vechi omul se оntreba: de ce copiii seam?n? sau nu cu p?rin?ii?

Care este mecanismul transmiterii materialului ereditar ?i ce structuri o

оnf?ptuiesc?

Evolu?ia concep?iilor cu privire la ereditate este ea оns??i extrem de

interesant?, de aceea credem c? pentru оnceput este potrivit s? prezentam

unele dintre aceste idei оn succesiunea lor cronologic?.

Оn Egiptul antic slujitorii cultului explicau toate particularit??ile

proprii eredit??ii ?i variabilit??ii cu ajutorul teoriei metapsihozei

(despre str?mutarea sufletelor de la un organism la altul). Ei afirmau pe

aceast? baz? c? toate tr?s?turile ?i оnsu?irile fiin?elor vii depind de

calit??ile sufletului care se instaleaz? оn fiecare dintre ele оn momentul

concep?iei.

?i оn Grecia antic? mul?i filozofi au оncercat s? explice fenomenul

eredit??ii. Astfel, filozoful materialist Democrit este exponentul, unei

оnv???turi, оn multe privin?e naiv?, dar consecvent materialist? despre

ereditate, conform c?reia оn procesul form?rii produselor sexuale toate

componentele corpului secret? particule minuscule, care se concentreaz? оn

s?mвn?? (sperm?) ?i оmpreun? cu aceasta sunt transmise descenden?ilor. Tot

odat?, dup? Democrit, la acest proces de transmitere a tr?s?turilor ?i

оnsu?irilor care le sunt proprii contribuie оn egal? m?sur? tat?l, ?i mama.

Aceast? doctrin? a fost dezvoltat? оn continuare de c?tre Hipocrat (460-375

о. e. n.), fiind denumit? pangenez?.

Оn lucrarea «Despre s?mвn?? ?i despre natura copilului» Hipocrat scria

urm?toarele: «S?mвn?a - atвt cea femeiasc?, cвt ?i cea b?rb?teasc?-provine

de la corpul оntreg, cea provenit? din p?r?ile slabe este slab?, cea

provenit? din p?r?ile puternice-este viguroas?, ?i, de regul?, оn acela?i

mod se repartizeaz? ?i оn copil. ?i dac? dintr-o parte a corpului оn

s?mвn?? se secret? mai multe elemente de la b?rbat decвt de la femeie,

copilul seam?n? mai mult cu tat?l; iar dac? dintr-o parte oarecare se

secret? mai multe elemente de la femei, copilul seam?n? mai mult cu mama.

Nici odat?, оns?, nu se poate оntвmpla ca f?tul s? semene mamei cu toate

p?r?ile corpului, iar cu tat?l s? nu semene deloc sau invers, ori, оn

general, s? nu semene оn nici un fel cu amвndoi, fiindc? s?mвn?a din

corpurile amвndurora se transmite f?tului».

Aristotel (384-322 о. e. n.) s-a pronun?at оmpotriva ipotezelor pe care

se sprijinea pangeneza. El remarca: «Mai оntвi de toate, asem?narea nu

poate servi drept dovad? a secret?rii semin?ei din оntreg corpul, deoarece

asem?n?toare devine ?i vocea, ?i unghiile, ?i p?rul, ?i chiar mi?c?rile,

iar de la toate acestea nu se secret? nimic»

Aristotel, spre deosebire de Hipocrat, afirma totodat? c? fiecare dintre

p?rin?i joac? un rol cu totul diferit la apari?ia descenden?ei: de la mam?

provine numai o materie moart?, pasiv?, incapabil? de a se dezvolta оn mod

independent, оn timp ce tat?l furnizeaz? for?a vital?, care оnsufle?e?te

aceast? materie inactiv? ?i dirijeaz? dezvoltarea organismului. Dup?

Aristotel, for?a vital?, pe care el o denume?te enteslehie, este

imaterial?, indivizibil? ?i reprezint? acel ideal spre care tinde

organismul оn procesul dezvolt?rii sale. Din s?mвn??, conform opiniei lui,

for?a vital? se revars? prin tot organismul, determinвnd toate

particularit??ile specifice ale diferitelor ?esuturi ?i organe din el.

La оnceputul erei noastre Galen (129-199 e. n.), un alt оnv??at grec,

afirma, c? ambii p?rin?i particip? оn egal? m?sur? la transmiterea

tr?s?turilor ?i оnsu?irilor ce le sunt lor proprii copiilor. O dovad? a

acestui fapt o constitui asem?narea copiilor cu ambii p?rin?i, asem?nare ce

se observ? оn majoritatea cazurilor.

Оn perioada Evului Mediu cuno?tin?ele despre ereditate nu s-au dezvoltat.

Toate publica?iile cu acest subiect erau interzise de biseric?, deoarece

concep?iile despre mo?tenirea caracterelor ?i evolu?ia organismelor nu

corespundeau cu principiile ?i ideile ei. Abia оn secolul al XVII-lea se

fac primele descoperiri importante оn domeniul eredit??ii. Este perioada оn

care au fost construite primele microscoape, cu ajutorul c?rora a оnceput

studierea celulelor ?i ?esuturilor organismelor. Savan?ii A. Levenhuc, M.

Malpighi ?i G. Laibni? au descoperit ?i au descris spermatozoizii (celulele

sexuale masculine) la cвteva specii de animale. Ei au fost primii care au

lansat concep?ia cu privire la faptul c? spermatozoizii con?in оn stare

gata preformat?, dar miniatural?, un оntreg embrion ?i, din contra, al?i

biologi erau de p?rerea c? embrionul preformat se afl? оn ovul (celula

sexual? feminin?). A?a a luat na?tere teoria preformist?, conform c?reia

celulele sexuale, atвt cele feminine, cвt ?i cele masculine, con?in

viitoarele organisme оn stare integr?, оn stare preformat?, cu toate

organele ?i ?esuturile оn miniatur?, care mai apoi о?i m?resc, pur ?i

simplu, dimensiunile ?i cap?t? aspectul unui individ matur. Оn acest fel,

preformismul admite numai modific?rile cantitative ale p?r?ilor deja

formate ale organismului ?i le neag? pe cele calitative, ce se produc оn

procesul dezvolt?rii individuale, adic?, de fapt, neag? оns??i dezvoltarea.

O prim? lovitur? important? asupra teoriei preformiste a fost dat? de

c?tre S. F. Wolf, care оn anul 1759 a formulat teoria epigenezei. Conform

acestei teorii, embrionul nu se afl? оn stare format? оn ovul sau

spermatozoid, ce rezult? din ovulul fecundat ca urmare a unei serii оntregi

de transform?ri calitative succesive, care conduc la formarea ?esuturilor

?i organelor.

Cristalizarea unor noi idei despre ereditate a devenit posibil? odat? cu

dezvoltarea teoriei transformiste, care a deschis calea unei fundament?ri

experimentale a unor fenomene biologice. Оn lucrarea sa «Filozofia

zoologic?» savantul francez J. B. Lamark a expus principiile de baz? ale

modific?rii organismelor ?i ale mo?tenirii a?a-numitelor caractere

favorabile. Conform acestor principii, organismele sufer? оn permanen??

schimb?ri ca urmare a ac?iunii factorilor mediului оnconjur?tor Dup? opinia

lui Lamark, influen?a ambian?ei determin? modific?ri adecvate оn interiorul

organismelor, adic? оn acestea se formeaz? caractere ce corespund оntocmai

condi?iilor de via??. Aceste caractere se transmit prin ereditate, sunt

mo?tenite ?i de aceea ele se afl? la baza evolu?iei progresive.

Iat?, de exemplu, cum explic? Lamark lungirea gвtului la giraf?.

Se cunoa?te c? str?mo?ii girafei aveau gвtul scurt. Odat? cu schimbarea

condi?iilor de via??, ei au оncetat treptat s? se mai hr?neasc? cu iarb?

(dat fiind faptul c? aceasta era tot mai greu de g?sit) ?i au оnceput s? se

hr?neasc? cu frunze de copac de pe p?r?ile inferioare ale coroanelor, apoi

?i de pe cele superioare. Pentru aceasta animalele о?i оntindeau gвtul ?i-l

exersau. Opera?ia fiind repetat? de nenum?rate ori, оncetul cu оncetul

lungimea gвtului crescu. Ap?ru astfel un nou caracter, care s-a transmis

prin ereditate genera?iilor ulterioare. Exerci?iul impus de condi?iile de

via?? continu? ?i оn final apar girafele contemporane, animale care au cel

mai lung gвt.

E simplu, nu? Оn aparen??-da, оn realitate, оns?, unei astfel de

explica?ii a eredit??ii оi scap mecanismele propriu-zise ale procesului de

mo?tenire a caracterelor dobвndite. S? zicem, c? animalele mature au

dobвndit un caracter nou – gвtul lung. Informa?ia cu privire la acest

caracter dobвndit (nu mo?tenit) trebuie s? se transmit? оntr-un mod

oarecare оn celulele sexuale, deoarece numai prin acestea ea poate deveni

un bun al urm?toarelor genera?ii ale organismului dat. Care, оns?, e

modalitatea de transmitere a acestei informa?ii? Nici Lamark ?i nici

oricare altul dintre adep?ii teoriei sale n-au oferit explica?ia

mecanismului real al acestei transmiteri.

De men?ionat c? оnc? Jorj de Buffon (1707-1788) constata categoric оn

operele sale: «Cвinii, c?rora li se taie din genera?ie оn genera?ie

urechile ?i cozile, transmit aceste defecte urma?ilor lor». ?arl Bone (1720-

1793), negвnd aceast? afirma?ie, spunea: «Nu este oare destul exemplul

cailor engleze?ti, c?rora li se taie cozile timp de dou? secole ?i care se

nasc cu cozi, pentru a-l combate pe domnul de Buffon ?i a pune la оndoial?

faptul pe care el оl prezint? drept veridic».

Ideea despre mo?tenirea caracterelor dobвndite p?rea atвt de elocvent?,

оncвt timp оndelungat ea a fost considerat? inatacabil?. Оnsu?i cunoscutul

fiziolog I. P. Pavlov a f?cut оncercarea de a explica transformarea

reflexelor condi?ionate (dobвndite, ne ereditare) ?i necondi?ionate

(оnn?scute, mo?tenite) la ?oareci.

Reflexe оnn?scute, sunt de exemplu, primul ?ip?t al copilului imediat

dup? na?tere, obi?nuin?a cucului de a-?i depune ou?le оn cuiburi str?ine ?.

a. Ele nu se formeaz? оn cursul vie?ii, ce se transmit descenden?ilor de la

p?rin?i.

De categoria reflexelor condi?ionate ?ine obi?nuin?a de a lua masa la

anumite ore, fumatul tutunului ?i altele, care nu se transmit prin

ereditate, ce se formeaz? ?i dispar pe parcursul vie?ii individuale.

I. P. Pavlov i-a dat colaboratorului s?u N. P. Studen?ov misiunea s?

studieze posibilitatea transform?rii reflexelor condi?ionate оn

necondi?ionate.

Formarea reflexului condi?ionat consta оn оnv??area ?oarecelui supus

experien?ei s? alerge spre locul de hr?nire la emiterea unui semnal sonor.

Rezultatele experien?ei au ar?tat c? pentru formarea acestui reflex la

prima genera?ie de ?oareci sunt necesare 300 de lec?ii. La genera?ia a doua

- de numai 100 de lec?ii, genera?ia a trei s-a оnv??at dup? 30 de lec?ii, a

patra dup? 10, iar a cincia - dup? 5 lec?ii. Pe baza acestor date Pavlov a

f?cut concluzia, c? peste o perioad? de timp o nou? genera?ie de ?oareci,

la auzul semnalului sonor, va alerga spre locul de hr?nire f?r? lec?ii

prealabile.

Оn leg?tur? cu aceasta un alt savant cu faim? - N. C. Col?ov - i-a f?cut

o vizit? lui I. P. Pavlov special pentru a-l convinge de imposibilitatea

mo?tenirii reflexelor condi?ionate, el fiind de p?rerea, c? «se оnv??au nu

?oarecii, ce experimentatorul, care pвn? la momentul respectiv nu avea

experien?? de lucru cu ?oarecii». Nu este inutil s? amintim, c? artistul de

circ V. Durov, ne оntrecut оn arta dres?rii animalelor, s-a mirat mult,

cвnd a auzit despre cele 300 de lec?ii de оnv??are a ?oarecilor. El avea

nevoie doar de cвteva ore pentru a оnv??a ?oarecii s? execute anumite

procedee. Ca urmare, rezultatele experien?elor lui Studen?ov au fost puse

sub semnul оndoielii ?i dup? cвteva verific?ri оn diferite laboratoare s-a

stabilit definitiv c? ele nu se confirm?. Nu s-au mai confirmat nici оn

laboratorul lui I. P. Pavlov.

Pentru el, experimentator iscusit, aceast? оntвmplare a fost cвt se poate

de ne pl?cut?. La 13 mai 1927 Pavlov scria оn ziarul «Pravda» urm?toarele:

«Experien?ele ini?iale asupra transmiterii prin ereditate reflexelor

condi?ionate la ?oarecii albi, folosindu-se o metodic? оmbun?t??it? ?i

aplicвndu-se un control mai riguros, pвn? оn prezent nu au dat rezultatele

scontate, de aceea nu am motive s? m? consider adept al acestei

transmiteri».

S? ne imagin?m pentru o clip?, c? mo?tenirea caracterelor dobвndite (ne

ereditare) este posibil?. Оn acest caz оn familiile atle?ilor ar trebui s?

se nasc? numai atle?i, la muzicieni - numai muzicieni, iar copiii tuturor

intelectualilor n-ar mai avea nevoie de ?coal? - ar ?ti cu to?ii s? scrie

?i s? citeasc?. Doar toate aceste capacit??i se ob?in оn cursul vie?ii.

Mo?tenirea lor ar fi o performan?? remarcabil?.

S? presupunem, c? avem de rezolvat sarcina ob?inerii unui nou soi de

p?pu?oi, care d? roade bogate chiar ?i pe soluri obi?nuite, f?r? a se

introduce оngr???minte. Nimic mai simplu! Am proceda оn felul urm?tor: pe

parcursul cвtorva genera?ii am trata cu оngr???minte Iotul, pвn? vom ob?ine

roada cea mai bogat? posibil?, iar оn continuare acest caracter dobвndit

(rodnicia оnalt?) se va transmite prin ereditate ?i se va manifesta chiar

?i pe solurile care n-au fost introduse оngr???minte. Dar lucr?torii din

agricultur? ?tiu foarte bine c? atunci cвnd оn sol se introduc

оngr???mintele necesare, se ob?ine o road? bogat? ?i invers. Acela?i adev?r

este valabil ?i referitor la animale. Buna оntre?inere duce la indicatorii

dori?i, iar оntre?inere rea - la indicatorii corespunz?tori.

Faptul ?i-a g?sit o bun? reflectare оn aceste versuri ale lui A. Busuioc:

«Eu nu ?tiu zootehnie,

Dar cunosc un adev?r:

Dac? dai la porc hвrtie,

Nu vezi carne m?i b?die,

Cum nu vezi pe broasc? p?r»

Este cunoscut c? T. D. Lвsenco a experimentat timp de peste 20 de ani,

pentru a putea ob?ine o ras? de vaci cu lapte gras. ?i totul a fost

zadarnic. De?i vi?eii mai multor genera?ii succesive, au fost оntre?inu?i

dup? o diet? special? (erau hr?ni?i cu lapte cu un procent ridicat de

gr?sime), acest caracter nu s-a transmis prin ereditate. Dar s? revenim la

tem?.

Оn anul 1859 marele savant englez Charlz Darwin a dat publicit??ii

lucrarea «Originea speciilor», оn care a expus bazele teoriei

evolu?ioniste. Оn acest context ereditatea a fost acceptat? ca unul din

factorii evolu?iei, de?i ?i pentru Darwin mecanismul eredit??ii, esen?a ei,

au r?mas necunoscute.

Оn vederea explic?rii eredit??ii Darwin a apelat, la concep?ia respectiv?

a lui Hipocrat, a reоnviat-o, aprofundвnd-o, ?i a expus-o ca pe o «ipotez?

provizorie a pangenezei». Darwin era de p?rerea c? toate celulele

organismelor pluricelulare secret? particule foarte mici (corpusculi) pe

care le-a numit gemule. Deplasвndu-se cu u?urin??, aceste gemule se

concentreaz? оn locurile unde are loc formarea produselor sexuale. Оn

procesul dezvolt?rii noului organism gemulele diferitelor celule,

formatoare de produse sexuale, condi?ioneaz? dezvoltarea unor celule

similare celor care le-au generat pe ele.

Tot odat?, Darwin considera, c? celulele modificate produc gemule

modificate, care genereaz? ulterior celule de asemenea modificate,

presupunвnd c? aceast? particularitate a gemulelor reprezint? baza

materiala a mo?tenirii modific?rilor care au loc оn procesul dezvolt?rii

individuale.

Оn acest fel, Darwin accepta ideea materialit??ii ?i segment?rii

(caracterul discret) al eredit??ii ?i considera c? unit??ile materiale ale

eredit??ii - gemulele se deplaseaz? liber prin tot corpul ?i оntr-o anumit?

m?sur? se pot transmite independent una de alta.

Оn prezent teza lui Darwin referitoare la materialitatea ?i caracterul

discret al eredit??ii a c?p?tat o recunoa?tere unanim?, de?i teoria despre

migrarea gemulelor prezint? doar un interes istoric.

Оn 1892 zoologul german August Waisman a emis оn calitate de antitez? a

«ipotezei provizorii a pangenezei» a?a-numita teorie a plasmei germinative

(idioplasma). Waisman considera c? corpul organismelor pluricelulare este

compus din dou? componente diferite sub raport calitativ - soma

(totalitatea celulelor somatice sau corporale, excep?ie f?cвnd cele

sexuale) ?i plasma germinativ?, care condi?ioneaz? ansamblul de оnsu?iri

ereditare ale organismelor ?i care оn cantitate deplin? se con?ine doar оn

celulele sexuale.

Conform teoriei lui Waisman, plasma germinativ? este deosebit de

constant?, fapt care-i asigur? p?strarea оn stare neschimbat? оn decursul

multor mii de genera?ii. Waisman a numit particulele materiale heterogene,

din care este alc?tuit? plasma germinativ?, determinan?i. Determinan?ii au

facultatea de a se multiplica ?i de a forma particule de acela?i fel cu ei.

Plasma germinativ? ?i determinan?ii se afl? оn nucleul ovulului fecundat

(zigotului). Concomitent cu prima diviziune are loc o оmp?r?ire inegal? a

determinan?ilor оn celulele-fiice. Nucleele unor celule о?i men?in оntreaga

plasm? germinativ? f?r? modific?ri, оn cadrul nucleelor altor celule ea se

repartizeaz? оn a?a fel, оncвt, spre sfвr?itul procesului de divizare a

ovulului, оn nucleele acestor celule r?mвne un num?r ne оnsemnat de

determinan?i. Datorit? repartiz?rii inegale a plasmei germinative, оn

embrionul оn dezvoltare se formeaz? dou? tipuri de celule: pe de o parte,

celulele c?ii germinative, din care se formeaz? celule sexuale ?i care

con?in оntreaga garnitur? de determinan?i, iar pe de alta - celulele

somatice, ale c?ror nucleu con?ine un num?r variabil de determinan?i, de

aceea ele pun оnceputul diferitelor ?esuturi din organism.

Conform acestei teorii, plasma germinativ? este un tot ?i se transmite

integral de la o genera?ie la alta. Mai tвrziu, оns?, s-a constatat c?

informa?ia ereditar? este localizat? nu numai оn celulele sexuale, dar ?i

оn cele somatice. Astfel, se cunosc cazuri de dezvoltare a plantelor numai

din celule somatice (ne sexuale).

Оn prezent оmp?r?irea organismului оn dou? p?r?i - som? ?i plasm?

germinativ? - propus? de Waisman, care considera c? ele ar fi diferite prin

ereditate, a fost categoric respins? de genetic?. Оn acest fel, ideile

despre ereditate, оncepвnd cu cele mai vechi timpuri ?i pвn? оn secolul

XIX, s-au dovedit a fi оn bun? parte naive ?i bazate pe intui?ie.

Dezvoltarea оn continuare a teoriei despre ereditate putea fi fructuoas?

doar bazвndu-se pe numeroasele experien?e privind оncruci?area оntre ele a

diferitelor specii de plante ?i animale.

II. LEGILE EREDIT??II

2.1 Descoperirea celulei

Analizвnd opiniile marilor savan?i a dou? epoci оndep?rtate, a

antichit??ii ?i a Rena?terii, оn?elegem c? concep?iile lor asupra esen?ei

eredit??ii con?in acelea?i no?iuni intuitive. Ei оncercau s? оn?eleag? ?i

s? descrie fenomenele pe care le observau, dar pe care nu le puteau dovedi

оn mod experimental. Pentru ca aceste fenomene s? fie dovedite оn mod

experimental, a fost nevoie de mult timp, pe parcursul c?ruia savan?ii au

acumulat cuno?tin?e noi, p?trunzвnd treptat оn microuniversul proceselor ?i

fenomenelor biologice.

Cu peste trei secole оn urm? olandezul Antoni van Levenhuc (1632-1723) оn

timpul liber a оnv??at s? ?lefuiasc? sticla ?i a ob?inut оn acest sens mari

succese. El a izbutit s? observe, privind prin aceste sticle, ni?te obiecte

foarte mici, care erau m?rite de 200 ?i chiar de mai multe ori. Aparatul

s?u Levenhuc l-a numit microscop. Оn compara?ie cu realiz?rile tehnice

moderne microscopul lui Levenhuc era destul de primitiv, dar la sfвr?itul

secolului XVII el a reu?it s? observe cu ajutorul lui lucruri pe care nu le

v?zuse pвn? la el nici un om din lume. Cu ajutorul microscopului s?u el a

descoperit, c? o pic?tur? de ap? con?ine o cantitate enorm? de animale

neobi?nuite, foarte mici, de diferite forme. El a numit aceste fiin?e

bizare «animalcula», ceea ce оnseamn? оn traducere din limba latin?

«animal».

Astfel, un naturalist amator necunoscut a descoperit o lume necunoscut?

pвn? la el. Savan?ii englezi au acordat aten?ie scrisorilor ?i desenelor

microuniversului v?zut de Levenhuc, pe care acesta le-a trimis Societ??ii

regale din Londra, lucru foarte important pentru ?tiin??. Оn anul 1680 el a

fost alese membru-corespondent al acestei societ??i.

Robert Huc (1635-1703), naturalist englez, contemporan lui A. Levenhuc,

f?cea ?i el parte din num?rul celor оnseta?i de cuno?tin?e. Odat? i-a atras

aten?ia un dop de sticl?. El a t?iat o sec?iune foarte sub?ire din dop ?i a

cercetat-o la microscop, r?mвnвnd uluit de descoperirea f?cut?: pe

sec?iunea dopului a observat o structur? ce se asem?na mult cu fagurii de

miere. Huc a numit elementele observate ale sec?iunii sub?iri a dopului

«celula» - celul?.

Mai tвrziu, savan?ii s-au convins cu ajutorul unor microscoape mai

perfecte c? nu numai lemnul stejarului, dar c? ?i celelalte plante sunt

compuse din diferite celule. Cercet?torii au observat оn multe celule cвte

o «insuli??». Оn anul 1831 botanistul englez Robert Brown (1773-1858) a

numit aceast? «insuli??» «nucleus», adic? «nucleu» оn traducere din latin?.

Savantul german Matias ?chleiden (1804-1881), aflвnd despre descoperirea

nucleielor оn celulele vegetale, f?cut? de R. Brown, a emis teoria despre

originea ?esuturilor celulare. Aceast? teorie a produs o deosebit? impresie

asupra lui Teodor Schwan, tвn?r biolog, contemporan lui. Studiind embrionii

?i ?esuturile animalelor, Schwan a descoperit оn ele ni?te forma?iuni care

aminteau celulele vegetale. El a comunicat acest lucru compatriotului s?u

?cleiden. Discutвnd problema structurii celulare a ?esuturilor animale, ,

Schwan ?i ?chleiden se convingeau de adev?rul presupunerilor lor: оn celule

sunt concentrate temeliile vie?ii. Aceast? tez? cunoscut? sub denumirea de

teorie celular? Schleiden-Schwan o con?in majoritatea manualelor de

biologie.

Vom vedea оn continuare, оns?, c? lucrurile nu-s chiar a?a. Structura

?esuturilor organismelor vii a fost studiat? ?i de al?i savan?i, care au

contribuit la formarea teoriei celulare. Unul dintre ace?tia a fost

naturalistul ceh Ian Purchine (1787-1869). Оn anul 1837 Purchine a

prezentat la congresul naturali?tilor ?i medicilor germani un raport, оn

care a enun?at teoria (argumentele оn sus?inerea ei, el le-a prezentat

оnc? оn anul 1825), conform c?reia toate ^ celulele animale ?i vegetale au

nuclee. Astfel cu doi ani : pвn? la apari?ia operei fundamentale a lui

Schwan «Cercet?ri microscopice» (1839), оn care se descria structura

celular? a ?esuturilor plantelor ?i animalelor, Purchine a expus aceia?i

idee.

Pe baza cercet?rilor efectuate mai tвrziu s-a aflat c? nucleul este cea

mai important? parte component? a celulei, centrul ei de comand?. Оn nucleu

sunt concentrate toate dispozi?iile, aici se iau, de fapt, toate deciziile

ce ?in de activitatea vital? a celulei. Este important ?i faptul c?

celulele se deosebesc foarte pu?in оntre ele, iar sistemele lor de

reproduc?ie ?i de conducere s-au dovedit a fi absolut identice.

Toate aceste realiz?ri au fost cu adev?rat epocale, deoarece ele nu au

descoperit numai un microunivers necunoscut ochiului ne оnarmat, ce au

determinat ?i direc?ia unor noi cercet?ri ?tiin?ifice, care ne-au apropiat

de tainele eredit??ii.

2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii

Primele lucr?ri importante de hibridizare a plantelor au fost efectuate

оn a doua jum?tate a secolu-lui XVIII de I. G. K(lreuter, membru al

Academiei din Sanct-Peterburg. K(lreuter a demonstrat definitiv existen?a

la plante a caracterelor de sex, fecunda?ia, precum ?i posibilitatea

ob?inerii hibrizilor interspecifici. Tot K(lreuter a descoperit fenomenul

numit heterozis, care se produce la оncruci?area unor soiuri diferite:

hibrizii din prima genera?ie sunt mai productivi ca formele parentale.

Cultivatorii de plante ?i selec?ionatorii au dat aprecierea cuvenit?

acestor descoperiri remarcabile, aplicвndu-le pe larg оn practica lor. O

aten?ie оnsemnat? au acordat metodelor de hibridizare T. Nait, mul?i ani

pre?edinte al societ??ii pomicultorilor din Londra, M. Sageret, naturalist

?i agronom-savant, membru al societ??ii agricole pariziene ?i al?i savan?i

din Europa. Оns? eroarea de baz?, оn care au c?zut, consta оn faptul c? ei

studiau transmiterea prin ereditate a unui grup оntreg de caractere formate

prin hibridizare ?i ignorau eviden?a cantitativ? a fiec?rui caracter оn

parte la descenden?ii dintr-un ?ir consecutiv de genera?ii. Anume din

aceast? cauz? ei n-au reu?it s? formuleze legile eredit??ii ?i s? explice

mecanismul acestui fenomen biologic.

Onoarea acestor descoperiri apar?ine lui Iohan Gregor Mendel, str?lucit

cercet?tor ceh.

Fiu de ??ran, I. Mendel n-a putut s?-?i termine studiile universitare ?i

din cauza greut??ilor de ordin material a fost nevoit s? se c?lug?reasc?

(c?p?tвnd cu acest prilej un nume nou – Gregor). Concomitent cu predarea

fizici, matematici, ?tiin?elor naturii la ?coala real?, el efectua

experien?e privind оncruci?area unor soiuri diferite de maz?re (comanda la

diferite firme, produc?toare de semin?e, 34 de soiuri de maz?re). Timp de

doi ani Mendel a examinat soiurile ob?inute sub aspectul purit??ii ?i,

numai dup? ce s-a convins c? fiecare soi d? na?tere unei descenden?e

absolut uniforme, a оnceput s? efectueze experien?e pentru cercetarea unor

caractere clar exprimate. Mendel ?i-a ales maz?rea pentru experien?e,

deoarece la aceast? plant? nu are loc polenizarea оncruci?at?: florile de

maz?re sunt bisexuate, adic? dispun ?i de sta-mine, ?i de pistil, al c?rui

stigmat se acoper? de polen оnc? оnainte de оnflorire. Оn acest fel se

produce autopolenizarea plantelor. Pentru ob?inerea hibrizilor de la

diferite soiuri, оns?, este necesar? polenizarea artificial?. Оn acest scop

Mendel alegea momentul cвnd butonul era gata de fecundare, оl deschidea,

оnl?tura una dup? alta toate staminele ?i pres?ra pe stigmatul pistilului

polen de pe alte plante. Mendel aplica aceast? opera?ie la mii de flori.

Erau supuse оncruci??rii artificiale plante prezentвnd caractere diferite:

cu semin?e galbene ?i verzi, netede ?i rugoase, cu flori ro?ii ?i albe. ?i

оn toate experien?ele se ob?ineau rezultate identice - un caracter era de

fiecare dat? mai exprimat decвt cel?lalt (domina). De exemplu, culoarea

galben? a semin?elor domina asupra culorii lor verzi, culoarea ro?ie a

florii – asupra celei albe, suprafa?a neted? a semin?elor – asupra celei

rugoase. Astfel, ca urmare a оncruci??rii plantelor cu semin?e galbene ?i

verzi, оntreaga descenden?? avea semin?ele galbene. Se isc? оntrebarea:

unde a disp?rut culoarea verde? Dar Mendel nu se gr?bea s? trag? concluzii.

Prim?vara urm?toare el introduce semin?ele оn sol ?i nu mai intervine;

plantele ce urmau s? creasc? au fost l?sate s? se autopolenizeze. Spre

sfвr?itul verii strвnge roada ?i o supune analizelor. El a observat ceva

interesant. ?i anume: dac? la prima genera?ie toate semin?ele erau la fel

?i mo?teneau doar caracterul dominant (culoarea galben?), la cele din

genera?ia a doua, pe lвng? caracterul dominant, ap?ru un altul (culoarea

verde), pe care l-a numit caracter recesiv. Faptul l-a condus pe Mendel la

concluzia c? culoarea verde a semin?elor primei genera?ii nu disp?ruse cu

totul, ce оntr-o form? atenuat?, ascuns?, s-a p?strat. ?i aceea ce era

deosebit de interesant, оntre caracterul dominant ?i cel recesiv se

constata o corela?ie cвt se poate de riguroas?. Astfel, dintr-un num?r de

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16