Evolution - este procesul prin care noi forme de viață apar de pre-existente: plante cu flori - de la ferigi și mușchi, păsări și mamifere - reptile, om - de la stramosii asemanatoare maimutelor.
Evoluția continuă până astăzi, dar din punctul de vedere al scalelor evolutive ale timpului, viața umană este un moment atât de scurt încât oamenii ocazional reușesc să observe direct evoluția. De exemplu, suntem martori la transformarea bacteriilor inofensive în bacterii virulente sau la deplasarea fluturilor mai închise de soiuri mai ușoare în regiunile industriale.
Adaptarea fiecărei specii a organismului la mediul lor specific și modul de viață a fost întotdeauna o surpriză și încântare oamenii de știință. Pentru a realiza o astfel de natură adaptabilitate remarcabilă funcționează cam în același mod ca și un om în reproducția rase rezistente de ovine în zonele montane și soiurile de cartofi care sunt rezistente la boli. Un crescător de animale și un cultivator de plante sunt persoane selectate bine adaptate la condițiile în care aceste plante sau animale vor trebui să trăiască. Mai puțin adaptate, resping. Adesea, ele creează noi soiuri prin încrucișarea liniilor existente și selectarea descendenților lor de astfel de animale, care combină caracteristicile avantajoase ale ambelor linii, cum ar fi soiuri de mare randament de grâu și alte îngheț sau culoare argintie chinchilla blana de iepure cu un pietre de râu moale.
Evoluția funcționează și prin traversarea și selectarea. Materialul său este genele mutante prezente în toate speciile. Cu fiecare act de reproducere sexuală, apar noi combinații de gene. Persoanele care transporta diferite combinații de gene concurează între ele în lupta pentru existență. Cei mai potriviți lasă mai mulți descendenți și, în cele din urmă, cele mai bune combinații înlocuiesc cel mai rău. Chiar și un număr relativ mic de gene mutante oferă un imens rezervor de variabilitate genetică potențială. Dacă omenirea în ansamblu avea doar 1000 de gene mutate, și cu siguranță aceasta este o figură foarte subevaluată, numărul de combinații posibile dintre aceste gene ar depăși cu mult numărul tuturor oamenilor care trăiesc pe pământ. Nu există doi oameni, cu excepția gemenilor identici (a se vedea articolul despre cum mutațiile afectează organismul), care ar fi complet identice în structura lor genetică.
În ciuda faptului că evoluția folosește genele existente pentru scopurile sale imediate, materiile prime primare sunt mutații, ca rezultat al apariției unor noi gene. Mutațiile reprezintă astfel una dintre cele mai mari forțe motrice ale evoluției și, din moment ce procesul evolutiv nu se oprește, mutațiile sunt încă necesare pentru conservarea și progresul vieții pe Pământ.
Cu toate acestea, majoritatea mutațiilor noi sunt dăunătoare sau chiar letale. Cum se explică acest lucru? Motivul este că fiecare organism existent este rezultatul unei evoluții îndelungate, în care sa adaptat atât de bine la cerințele modului său de viață, încât orice schimbare a organizării sale este mai probabil o schimbare spre rău decât spre bine. Imaginați-vă: un om a spart o roată în ceas, iar ceasornicarul, căruia ia purtat ceasul, aleg o nouă roată din întâmplare dintr-o grămadă de detalii de toate mărimile și notele. Este foarte probabil ca după aceea ceasul să meargă prost și poate chiar să se deterioreze complet. Ceasul cel mai complicat este mult mai simplu decât cel mai primitiv organism. Zeci de roți interconectate sunt necesare pentru ca ceasul să meargă; mii de procese fiziologice interdependente sunt necesare pentru ca organismul să se dezvolte și să supraviețuiască. Mutația, înlocuind o genă cu alta, schimbă unul din aceste procese în ordinea aleatorie. Nu este surprinzător că majoritatea mutațiilor perturba armonia corpului, iar mulți chiar duc la moarte.
În ce măsură o anumită mutație se dovedește a fi dăunătoare, va depinde de stilul de viață și de mediul înconjurător. Pentru o planta verde a carei existenta depinde de activitatea chimica a clorofilei pe care o contine, mutatia care provoaca albinismul va fi letale. Animalele care trăiesc în peșteri pot face fără pigment și, prin urmare, între ei se poate răspândi mutația care duce la albinism. În condiții arctice, selecția favorizează mutanții albi.
Un exemplu al rolului mutanților în evoluție
Atunci când condițiile de mediu se schimbă, mutanții, care au fost ghinioni în vechile condiții, vin în față și chiar își pot înlocui strămoșii nemișcați. Daphnia este purtătorul obișnuit al iazurilor și rezervoarelor. Se dezvoltă bine la 20 ° C și să moară dacă temperatura crește la aproximativ 27 ° C mutant are originea în laborator, care impune existența sa, la o temperatură de la 25 până la 30 ° C, în condițiile climatice actuale Anglia indivizii mutant nu s-ar putea să existe. Imaginați-vă, totuși, că temperatura a crescut cu 7-8 ° C. Într-un astfel de caz, mutanți ar fi fost singurele animale capabile să supraviețuiască, și s-ar fi pus bazele unei noi linii care constă în întregime din mutanți.
De asemenea, indivizii mutanți dobândesc valoare când sunt colonizați prin apariția unor noi teritorii sau a unor schimbări de stil de viață. Pe parcursul evoluției, viața a explorat continuu noi teritorii: mările, pământul, apa dulce, aerul, pătrunse în alte organisme - plante și animale. Când o persoană locuiește pe noi terenuri, are nevoie de bărbați și femei care pot înlocui o mașină de scris cu lopată și o sobă de gaz pe un cuptor făcut din pietre. Când viața se extinde pe noi teritorii, ea are nevoie de specii care, datorită stocului lor mare de gene mutante, sunt încă destul de variabile pentru a izola coloniștii în condiții noi. Dacă perioada glaciară a început din nou pe teritoriile noastre, păsările albe, care se găsesc uneori printre speciile noastre sălbatice, ar fi probabil primii norocoși locuitori ai zonelor acoperite de zăpadă.
Astfel, în ceea ce privește genul de mutație, ele sunt la fel de dăunătoare pe cât sunt necesare. Mutațiile sunt dăunătoare, atâta timp cât condițiile de existență rămân neschimbate, ca urmare a organismelor care trăiesc în evoluția lor de a se adapta la mediul și modul de viață și mutația lor sunt mai susceptibile de a slăbi sau distruge decât pentru a îmbunătăți această fitness bătrânețe. Mutațiile sunt necesare, deoarece condițiile de existență nu rămân niciodată neschimbate pentru o perioadă lungă de timp. Treptat, în decursul anilor și secolelor, clima se schimbă; râurile își schimbă cursul; munții sunt neteziți; doar sursele alimentare sunt epuizate și apar noi; animalele dăunătoare se mișcă dintr-o zonă în alta și o persoană din colțurile nelocuite ale Pământului creează în mod continuu noi condiții pentru plante și animale. Ca rezultat, vor supraviețui doar speciile care vor supraviețui fiecărei schimbări a mediului cu o nouă adaptare, iar acestea vor fi acele specii care au o cantitate suficientă de gene mutante. Astfel, fiecare tip trebuie să mențină un echilibru între cerința de a menține o rată scăzută de mutație, condițiile dictate de zi, și cerința de o acumulare semnificativă de mutații, dictate de perspectivele de viitor. Speciile ale căror mutații apar prea des vor dispărea, deoarece multe dintre persoanele lor vor fi slabe, scurte sau sterile. Speciile în care apar mutații rareori pot supraviețui cu succes de ceva timp, dar ele nu vor supraviețui atunci când condițiile schimbate le impun să se adapteze pentru care nu au genele necesare.
Așa-numita frecvență spontană a mutațiilor. adică frecvența medie cu care genele unei anumite specii sunt mutate, este echilibrul care stabilește în cele din urmă echilibrul dintre aceste cerințe conflictuale. Frecvența mutației spontane a fost studiată doar în câteva specii. Acesta variază de la o mutație pentru o anumită genă la 100.000 celule germinative la o mutație la 10 milioane de celule. Cu toate acestea, sunt cunoscute atât frecvențele de mutație mai mari, cât și cele mai scăzute. Unele anomalii la om sunt cauzate de gene cu o frecventa destul de ridicata a mutatiei. Astfel, aproximativ 3 din 100.000 de cromozomi X ai unei persoane poartă o nouă mutație a hemofiliei. Daca este un 800.000 de copii in Marea Britanie in fiecare an, jumătate dintre băieți, iar acești copii sunt de 1,2 milioane de cromozomi X (un baiat unu și fiecare fată două), se pare că în fiecare an se naște de 36 de copii, care transportă o nouă genă în Anglia hemofilie. Toți băieții vor fi hemofilici, toate fetele sunt "purtători" normali.
Unele alte gene umane se mută, aparent cu o frecvență și mai mare, dar există motive să se creadă că majoritatea genelor umane se caracterizează printr-o rată de mutație mai scăzută, probabil 1 la 100.000 gameți și chiar mai puțin.
Cum apare o mutație spontană? Aceasta, se pare, este una dintre cele mai importante probleme ale geneticii, dar este încă doar parțial rezolvată. Știm că radiațiile ionizante provoacă mutații și că radiația este prezentă atât în atmosferă, cât și în sol. Nu există nicio îndoială că aceste emisii apărute în mod natural cauzează mutații spontane, dar sa calculat că numărul lor este prea mic și poate reprezenta doar o fracțiune din numărul total al tuturor mutațiilor observate în natură. Cu ajutorul unui număr de substanțe chimice, au fost obținute mutații în laborator. Unele dintre ele, de exemplu gazul de muștar, sunt la fel de eficiente ca radiațiile ionizante. Altele, care au o eficiență genetică mai mică, se găsesc în natură sau în apropierea unor compuși naturali. Astfel, este foarte probabil ca substanțele mutagene să fie parțial responsabile pentru apariția mutațiilor spontane. De asemenea, știm că mutațiile spontane apar mai des la temperaturi ridicate decât la temperaturi scăzute. Fizica ne învață că, la temperaturi ridicate, moleculele care alcătuiesc materia se mișcă mai repede decât la temperaturi scăzute. Acest lucru face posibilă presupunerea că o mișcare excepțional de rapidă a moleculelor în vecinătatea genei poate provoca o mutație în ea. De asemenea, este foarte probabil ca o mutație să apară într-un moment în care gena, în pregătirea pentru fisiune, formează o genă complet similară cu ea însăși. Acesta este un proces foarte complex, care poate fi comparat cu plierea replicii imaginii de pe capacul casetei. Dacă lipsește cel puțin o matriță sau două cuburi sunt schimbate, copia va fi inexactă. De asemenea, gena nu are la dispoziție toate părțile necesare pentru a-și crea propriul dublu, sau poate "face o greșeală" în selectarea și asamblarea diferitelor părți. Dacă o copie inexactă a fost creată odată, ea va servi ca model pentru crearea de copii ulterioare, și astfel noua gena mutantă va fi înmulțită.
Numeroase studii sunt dedicate efectului diferitelor mutagene. În viitor, vom examina în detaliu doar un singur mutagen, și anume radiația ionizantă, deoarece această sursă de mutabilitate a dobândit o importanță capitală în epoca atomică. În același timp, nu se poate ignora faptul că un număr din ce în ce mai mare de substanțe chimice sunt utilizate ca medicamente, produse cosmetice, aditivi alimentari, precum și în procesele de producție. Este posibil ca unele dintre ele să provoace mutații și, astfel, ca radiațiile ionizante, să reprezinte un pericol.
Planurile de testare a efectului genetic al medicamentelor și al altor substanțe chimice sunt discutate pe scară largă și este probabil ca aceste planuri să fie puse în aplicare în viitorul apropiat. Cu toate acestea, nu este ușor să se tragă anumite concluzii din astfel de experimente. Dacă putem fi siguri că radiația ionizantă profund penetrantă va provoca mutații în toate organismele, atunci situația chimică este diferită: ele pot avea efecte diferite asupra diferitelor organisme. De exemplu, cofeina cauzează mutații în bacterii, dar este complet ineficientă în experimentele efectuate pe șoareci. Șoarecii sunt mult mai apropiați de oameni decât de bacterii, așa că am putea considera aceste rezultate consolând și concluzionând: consumul de ceai și cafea nu poate dăuna urmașilor noștri, indiferent de modul în care acest lucru ne va afecta propria sănătate. Deși o astfel de concluzie pare să fie suficient de fundamentată, nu poate exista încredere deplină în acest lucru. O avertizare este faptul că adăugarea de cantități mici de formaldehidă la hrana larvelor Drosophila provoacă mutații la bărbați, dar nu la femele. Această lipsă de uniformitate în acțiunea substanțelor chimice face ca atât de dificil să se facă concluzii despre o persoană pe baza studiilor de laborator ale mutațiilor. Unele concluzii ar trebui să se facă în continuare dacă dorim să evităm încărcarea umanității cu mutații nedorite induse de substanțe chimice.
Nu vom mai atinge această problemă și ne limităm discuția la efectul mutagen al razelor X. Diferitele tipuri de radiații ionizante nu acționează identic, însă aceste diferențe sunt nesemnificative și sunt mai interesante pentru geneticienii teoreticieni decât pentru non-geneticienii care doresc să obțină o idee despre pericolul genetic pe care umanitatea îl va confrunta în viitor.
Distribuiți un link cu prietenii
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: