Що, якщо Ламарк має рацію Імуногенетика та еволюція читати онлайн, Роберт Бланден і Робін Ліндлі
Що, якщо Ламарк правий?
Імуногенетика та еволюція
Глава 1
ІДЕЇ ЛАМАРКА І ДАРВІНА - ДВІ СТОРОНИ ОДНІЙ МЕДАЛІ
За останні 45 років ми стали свідками бурхливого зростання нової галузі науки — молекулярної генетики. Вона перетворює наші уявлення про механізми спадковості та еволюції життя на Землі. Настав час проаналізувати уроки цього періоду і викласти їх у доступній для широкого кола читачів формі. Революційні уявлення Чарлза Дарвіна про природний відбір як головну рушійну силу еволюції зараз перетворилися на догму. Оновлення наших поглядів на еволюцію вимагає врахування даних, отриманих молекулярною генетикою, особливо молекулярною генетикою імунної системи. До кінця двадцятого століття в цій галузі молекулярної біології виходить на сцену і стає поряд з Чарлзом Дарвіном інший «дідусь» еволюційної теорії, французький біолог Жан Батіст де Ламарк. Тому зараз слід розглянути ідеї та проблеми, які ще недавно здавались єретичними: Чи працює принцип Ламарка в Природі? Наскільки проникаємо бар'єр Вейсмана? (теоретичний бар'єр між клітинами тіла та статевими клітинами - сперматозоїдами та яйцеклітинами). Чи можуть успадковуватися набуті ознаки? Якщо так, чи можемо ми описати процес такого спадкування молекулярними термінами?
Тридцять років тому ці питання поставив у серії яскравих, розумних книг великий учений та філософ Артур Кестлер (Koestler). Думки і слова, висловлені ним, були голосом волаючого в інтелектуальної пустелі; більше, деякі з його наукових припущень викликали живий інтерес серед учених.
У науковій картині «внутрішнього світу» клітин та молекул імунної системи неоламаркистськіуявлення про зворотний зв'язок генів соми та зародкової лінії давно займають чільне та законне місце. У цій книзі ми покажемо, як можна мовою молекулярної генетики описати явище соматичного гіпермутування генів антитіл та передбачуваний процес перенесення інформації від соми до статевих клітин.
Ми також досліджуємо застосування наших тлумачень до органів і тканин поза імунною системою. Поки що рано робити остаточні висновки, однак, можна сформулювати чіткі питання та деякі висновки, важливі для майбутніх наукових досліджень.
Сам Чарлз Дарвін 130 років тому створив модель успадкування набутих ознак. Свої уявлення про спадкування він назвав теорією пангенези, яка мала помітні ламаркістські риси. Ми докладно опишемо і цей маловідомий історичний факт, і бурхливу історію розвитку ідей Ламарка, і ставлення до них упродовж дев'ятнадцятого та двадцятого століть. На нашу думку, гострі суперечки про механізм еволюції набагато плідніші для розвитку еволюційної теорії, ніж рабська прихильність до неодарвінізму, що перетворила на заклинання нескінченне повторення однієї і тієї ж тези: «Еволюція йде лише шляхом природного відбору випадкових мутацій». (Ми маємо на увазі праці Річарда Докінза (Dawkins) та Деніеля Деннета (Dennet).
Ми обговоримо наступне найважливіше твердження: змінені гени соматичних клітин (клітин тіла) можуть вбудовуватися в геном статевих клітин (яйцеклітин та сперматозоїдів) та успадковуватися нащадками відповідно до генетичних законів. Фактично, це молекулярна версія ідеї про успадкування набутих ознак, чітко сформульованої Ламарком і пізніше прийнятої Дарвіном у його теорії пангенезису.
У центрі уваги цієї книги будуть наукові дослідження, які, на нашу думку,змушують переглянути загальноприйняту думку на поведінку генів. Генетика дедалі глибше проникає у складні молекулярні процеси, що у самому серці механізму спадковості. Однак ми відразу хочемо підкреслити, що поки всі наші висновки ґрунтуються на аналізі роботи імунної системи хребетних (тип Vertebrata).
Основні положення традиційної неодарвіністської теорії еволюції
•Спадковість
Генетичний матеріал (ДНК) може передаватися постійним від покоління до покоління.
•Мутації
Зрідка у ДНК виникають стійкі зміни – мутації. Чарлз Дарвін називав такі зміни спадкової інформації спортами. Наприклад, заміна А основи G призводить до появи нової послідовності нуклеотидів в даній ділянці хромосоми, і, відповідно, в інформаційній РНК. Це призводить до зміни послідовності амінокислот у білку і, отже, зміни його структури та/або функції. Мутації є постійним джерелом нової генетичної інформації, яку може діяти добір. Вважають, що подібні зміни послідовностей нуклеотидів рідкісні.
•Випадкова передача батьківських і материнських хромосом нащадку
Запліднена яйцеклітина, з якої розвивається людський ембріон, має 46 хромосом. У репродуктивних органах (насінниках та яєчниках) статевозрілих людей відбувається особливий поділ клітин (мейоз), в результаті якого число хромосом зменшується вдвічі (гаплоїдне число 23). Гаплоїдний набір хромосом упаковується в сперматозоїди у чоловіків та яйцеклітини у жінок. При заплідненні кількість хромосом відновлюється до 46 (диплоїдна кількість). Нащадок отримує від кожного з батьків випадково обрані хромосоми, які батьки у свою чергу успадкуваливід батьків. Усі яйцеклітини містять статеву хромосому одного типу, а саме Х-хромосому. У сперматозоїдах містяться або Х-або Y-хромосома. Набір статевих хромосом XX визначає жіноча стать плода, XY - чоловіча. Решта інших ознак детермінуються випадковим поєднанням хромосом. Таким чином, наші звичайні життєві спостереження над дітьми справедливі, і якщо нам здається, що «Тома мамине обличчя, але татові руки!», значить так воно і є.
•Рекомбінація
У видів, що розмножуються статевим шляхом, фізичний обмін (кросинговер, або рекомбінація) між батьківськими та материнськими хромосомами, який відбувається під час утворення гамет (сперматозоїдів та яйцеклітин), викликає перетасовування існуючих послідовностей ДНК. Цей процес призводить до появи нових комбінацій спадкових ознак у нащадків.
•Природний відбір та еволюція
Не все генетично різні організми розмножуються однаково, тобто. з однаковою швидкістю. Умови середовища відбирають пристосовані організми і дають їм селективні переваги. Якби не було відбору, не було б загальних генетичних змін. p align="justify"> Еволюція, отже, є результатом взаємодії генетичного матеріалу з внутрішніми (клітинними, всередині організму) і з зовнішніми умовами розвитку організму і може бути представлена як відбір комбінацій генів, що мають найбільшу пристосованість.
•Ізоляція
У великих популяціях вільне схрещування між різними генотипами, що розширює пул генів, в якому діє природний відбір, неможливе через внутрішні та зовнішні ізолюючі фактори. Найпростіший.