Natura are atâtea lucruri de făcut în această lume, ea trebuie să creeze atât de multe creații diverse, încât uneori ea însăși nu poate da seama de toate procesele diferite pe care le face simultan.
Wilkie Collins "Femeie în alb"
Mutațiile și schimbările care apar în ontogeneză
Dacă morfologia este o manifestare a unui set complex de procese de dezvoltare, aceste procese sunt în schimb o manifestare de acțiune a unei constelații de gene. Aceasta este importantă presupunerea că au stat la baza acestei cărți, și am colectat cel puțin elemente de probă prima facie pentru faptul că o parte a genomului metazoarelor implicate în mod specific în ontogenia regulamentului și că natura evoluția acestei părți este diferită de natura evoluția genelor structurale. Până în prezent, cu toate acestea, am fost limitate la exemple izolate de control privat al genei morfogenezei și nu a încercat să răspundă la întrebarea centrală a modului în care genele determina procesul de dezvoltare?
Aici suntem într-un sens foarte literal înapoi la mecanicii de program de dezvoltare, prezentate de Roux (Roux), dar în schimb pentru a elimina celulele sau alte structuri fetale, în scopul de a determina rolul lor în dezvoltare, așa cum au făcut reprezentanți ai embriologiei experimentale clasice și genetica de dezvoltare utilizari mutație ca un bisturiu foarte subțire, ceea ce face posibilă distrugerea sau schimbarea genelor individuale.
Modelul genetic prin care se poate studia orice sistem teoretic sub control genetic este după cum urmează. Pentru a analiza orice proces, în acest caz ontogenie, cercetătorul identifică mutații care schimbă acest proces. După identificarea acestor mutații, el face o comparație fenotipică a indivizilor mutanți cu cei normali. Această comparație îi ajută să înțeleagă modul în care această genă afectează dezvoltarea normală. Cu toate acestea, înainte de a continua descrierea metodei de realizare a unei astfel de comparații, trebuie subliniat faptul că efectul mutațiilor asupra ontogenezei se manifestă în două moduri principale. Aceasta, în primul rând, este o schimbare perturbatoare în care procesul de dezvoltare normală este întrerupt, ducând la anomalii morfologice (de exemplu, la absența anumitor structuri). În cea mai pronunțată formă, astfel de mutații se dovedesc a fi letale. În al doilea rând, acestea sunt modificări homeostatice, în care dezvoltarea se abate de la normă sub influența mutației, ca urmare a faptului că orice structură a organismului dat este înlocuită de un organ sau un membru omolog. Am amânat în continuare discuțiile despre mutațiile acestui al doilea tip până în următorul capitol și vom aborda în principal modificări perturbatoare.
Analiza tulburărilor cauzate de o mutatie perturbatoare, rareori redusă la o simplă comparație a fenotipului final al unui individ pe moarte cu un fenotip normal deoarece dezvoltarea - este un proces complex și puternic integrat. Marea majoritate a evenimentelor care au loc în ea este strâns legată de alte evenimente și, de fapt, depinde de ele. Acest lucru este deosebit de clar manifestat în faptul că multe dintre mutațiile au efecte pleiotropice, adică. E. Absența sau modificarea unei singure gene poate determina o serie de modificări morfologice. Un exemplu este schimbările observate la persoanele cu așa-numita anomalie Pelger (Pg). Este moștenit la om ca o trăsătură autosomală dominantă simplă. In heterozigoților (Pg / +) nu există simptome clinice, dar se caracterizează prin nucleul anormal segmentată (Fig. 7-1) pentru neutrofile lor. In nucleul adult PMN constau de obicei din patru sau cinci segmente în heterozigoții ca Pg / + nuclee constau doar doi, cel puțin trei segmente. Același semn a fost găsit la iepuri, de la care a moștenit în același tip și într-un mod similar se arată în imaginea de sânge. Iepurii heterozigoți încrucișați, este posibil să se obțină Pg / Pg homozigot. Nucleul neutrofilelor la acești indivizi nu este deloc segmentat și un astfel de genotip este însoțit de o viabilitate scăzută. Pentru câteva persoane care au supraviețuit în afară de această special neutrofile caracterizate de nanism extrem de severă cu hipoplazie a membrelor și toracelui (Fig. 7-1). Întrebarea ar trebui pusă aici: care este relația cauzală, dacă există, între aceste două tulburări pleiotropice? Este posibil ca ambele aceste manifestări fenotipice sunt de fapt rezultatul unei terțe tulburări, încă necunoscute cauzate de alela Pg.
Fig. 7-1. Anomalie de Pelgher la iepuri. A. Neutrofili polimorfonucleari ai iepurilor normali (+ / +), heterozigot (Pg / +) și mutanți homozigoți (Pg / Pg). B și B. Schele și aspectul general al iepurilor adulți Pg / + (stânga) și Pg / Pg (dreapta). Acordați atenție subdezvoltării pronunțate a membrelor la homozigote (Nachtsheim, 1950).
O gamă largă de efecte pleiotropice se observă și în cazul unei alte schimbări ereditare în sânge - cu anemie cu celule secerătoare. Ea a moștenit, de asemenea, o persoană ca o simplă trăsătură autosomal dominanta, spre deosebire de Pelgera anomalie doar pentru că noi știm că provoacă tulburări biochimice. Persoanele care suferă de această boală, în hemoglobinei? Catenă substituită de aminoacid la poziția 6. În condițiile de joasă tensiune de oxigen, aceasta este singura înlocuire modifică proprietățile conformaționale ale tetramer de hemoglobină rezultată. Capilarele și venele mici de celule roșii din sânge care conțin o hemoglobină mutantă, deformat, dobândind o caracteristică „secera“ formă. O astfel de schimbare de formă implică două consecințe imediate. În primul rând, organismul recunoaște eritrocitele serioase anormale și le distruge, ceea ce duce la dezvoltarea anemiei. În al doilea rând, celulele în formă de seceră bloca adesea capilare, perturba fluxul de sânge în unele zone, și, astfel, creșterea normală și funcționarea autorităților competente.
Numeroase și variate tulburări cauzate de această substituție a unui aminoacid sunt reprezentate schematic în Fig. 7-2. Privind la această imagine, este ușor de înțeles că persoana ignorant, având în vedere diagrama de mai jos, sindromul poate interpreta în sine destul de diferit decât în cazul în care era cunoscută cauza principala a tuturor acestor încălcări.
Fig. 7-2. Efectele pleiotropice ale înlocuirii unui aminoacid în a-lanțul hemoglobinei Homo sapiens, care conduce la dezvoltarea anemiei cu secera-celule (Strickberger, 1976).
Confruntat cu un fenotip complex format de sfârșitul traseului ontogenetic ramificat și intercalat cu ramurile lui, este necesar să ne amintim existența unei dihotomii. Genomul poate fi divizat teoretic în două părți. O parte este alcătuită din acele gene care definesc așa-numitele funcții vitale (gospodăria) și cealaltă - de la genele implicate direct în determinare, diferențiere și morfogeneză. Funcțiile vitale sunt acele procese metabolice obișnuite și procesele de menținere a activității vitale a celulei, care, deși nu sunt direct implicate în morfogeneză, creează condiții biochimice absolut necesare pentru viață. Un individ mutant care nu are unul dintre ARN-ul de transport (tARN) sau ADN-polimeraza, se confruntă cu probleme morfogenetice grave. Cu toate acestea, astfel de încălcări ale metabolismului de bază nu afectează în mod necesar un anumit organ, țesut sau stadiu de dezvoltare. Astfel de mutanți ar trebui să se distingă de cei care au un impact direct asupra dezvoltării.
Înainte de a putea ajunge la concluzii clare despre natura defectelor genetice, este necesar să ne atingem două puncte foarte importante. Primul dintre acestea se referă la locul primar al genei. Cu alte cuvinte, există un țesut sau un organ specific în care gena își arată activitatea? Mai mult, este genul autonom în activitatea sa? Această problemă se referă la faptul că există de fapt pleiotropy de două tipuri: 1) în cazul unei pleiotropy relative, sau dependente, ca în descris aici siclemie, există un situs principal de acțiune al genei (de exemplu, eritrocite) și altele .. Infracțiunile observate sunt asociate cu acest defect sau apar ca o consecință a acestuia; 2) în cazul directe sau adevărate, pleiotropy toate diferitele defecte care apar în diferite țesuturi și / sau organe, cauzate de acțiunea directă a unei singure gene. Grunberg (Grunberg), pe baza studiilor sale la mutații considerate șoareci de tip predominant pleiotropy relativă. Cu toate acestea, sunt cunoscute și exemple de efecte pleiotropice directe.
Al doilea aspect care trebuie luat în considerare în orice discuție serioasă a reglementării genetice a dezvoltării este momentul în care gena este activă. Când începe această activitate, continuă continuu, durează un interval de timp discret sau mai multe astfel de intervale? Pentru a răspunde la această întrebare complexă, trebuie, bineînțeles, să stabilim natura produsului genei studiate.
Distribuiți această pagină
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: