English

Od wieków ludzie próbowali odkryć tę niezwykłą tajemnicę życia – łańcucha pokoleń, zbioru indywidualności, tak różnych, a przecież tak podobnych, tworzących jedną całość...

W tej pracy chciałabym przedstawić historię Genetyki, czyli jak na przestrzeni lat, wieków, pokoleń obserwuje się zjawiska dziedziczności i zmienności oraz bada prawa rządzące podobieństwem i różnicami osobniczymi, związanymi z pochodzeniem i jej rolę w dzisiejszym świecie.

Genetyka – nauka stosunkowo młoda, bo powstała dopiero właściwie w początkach ubiegłego stulecia, już od początku swego istnienia zajęła ważne miejsce pośród dziedzin biologii. Już od setek lat wiadomo, iż „podobne rodzi podobne” i że najistotniejszą właściwością istot żywych jest zdolność wydawania przez nie potomstwa w celu utrzymania gatunku. Gdy tylko stwierdzono, że proces ten ściśle wiąże się z przekazywaniem nowo powstałemu organizmowi biologicznej informacji za pośrednictwem komórki jajowej i plemnika, powstał problem, w jaki sposób te znikome cząstki żywej materii przekazują potomstwu cechy organizmów rodzicielskich. Spośród wielu teorii usiłujących wyjaśnić to zagadnienie należy wspomnieć o pracach Karola Darwina.

Karol Darwin urodzony w Anglii w 1809 stał się jednym z najsłynniejszych przyrodników w dziejach ludzkości. Darwin stworzył najlepiej udokumentowaną Teorię Ewolucji. W czasie pięcioletniej podróży dookoła świata zebrał mnóstwo informacji na temat życia roślin i zwierząt z wielu zakątków kuli ziemskiej. Zaobserwował zjawisko, które nazwał walką o życie – każda roślina czy zwierzę musi walczyć o pożywienie, a zarazem bronić się przed zjedzeniem przez innych. Szansę na przetrwanie mają tylko organizmy najlepiej przystosowane do warunków, w których przyszło im żyć. Darwin doszedł do wniosku, że w tym tkwi wyjaśnienie wielkiej różnorodności gatunków występujących na Ziemi. Na całym świecie istnieje mnogość odmiennych od siebie środowisk, do których organizmy żywe musiały stopniowo się przystosować na wiele różnych sposobów – rozumował angielski uczony. Po powrocie z podróży do domu, zajął się zbieraniem dalszych dowodów na potwierdzenie swych przypuszczeń i w 1859 ogłosił swą teorię w słynnym dziele „O powstaniu gatunków drogą doboru naturalnego”. Idee Darwina spotkały się początkowo z bardzo niechętnym przyjęciem, stopniowo jednak zyskały akceptacje i do dziś stanowią podstawę współczesnej Teorii Ewolucjonizmu, na którym opiera się współczesna genetyka i mikrobiologia, będąca niejako kontynuacją badań Karola Darwina.

Początki Genetyki datują się od roku 1865, kiedy czeski zakonnik, Grzegorz Mendel opublikował prace doświadczalne na groszku pachnącym. Znany jest obecnie jako człowiek, który odkrył podstawowe zasady dziedziczności i tytułowany mianem prekursora albo „Ojca” Genetyki. Za życia był mało popularnym mnichem i naukowcem z zamiłowania, a jego działalność nie zyskała uznania ówczesnego świata nauki. Jednak to właśnie na podstawie jego badań, odkrytych ponownie dopiero w 1900 roku przez trzech niezależnych od siebie uczonych – Holendra Hugo de Vries, Niemca Karola Correns i Austriaka Ericha von Tschermak zaczęły się kształtować nasze obecne poglądy na dziedziczność. Ze swoich doświadczeń (prowadzonych w przyklasztornym ogródku) nad dziedziczeniem cech u grochu Grzegorz Mendel wywnioskował, że we wszystkich żywych organizmach istnieją podstawowe jednostki, zwane dziś genami, które przekazują potomkom charakterystyczne cechy dziedziczne ich rodziców. W badanych przez Mendla roślinach każda indywidualna cecha, taka jak barwa nasion lub kształt liści, jest określona przez pojedynczą parę genów. Każdy okaz danej rośliny dziedziczy po jednym genie z każdej pary genów swoich rodziców. Mendel stwierdził, że jeżeli dwa odziedziczone allele (odmiany tych samych genów) określające daną cechę charakterystyczną są różne (np. jeden gen na wysoki wzrost, a drugi – na niski), to wówczas w badanym okazie ujawni się zwykle tylko efekt genu dominującego (w tym przypadku allela warunkującego wysoki wzrost). Jednakże gen recesywny nie ulega zniszczeniu i może być przekazany następnemu pokoleniu rośliny. Mendel zrozumiał, że każda komórka rozrodcza, czyli gameta (odpowiadająca plemnikom i komórkom jajowym u człowieka), zawiera tylko jeden allel z każdej pary. Stwierdził również, że jest sprawą czystego przypadku, który gen z każdej pary wystąpi w poszczególnej gamecie i zostanie przekazany potomkowi. Drugie prawo sformułowane przez tego naukowca zakłada, że poszczególne geny dziedziczą się niezależnie, tworząc w gametach wszystkie kombinacje z jednakowym prawdopodobieństwem i dając w potomstwie całą mozaikę cech, do czego współcześnie wprowadzono poprawkę – „prawo jest słuszne, jeżeli analizowane geny leżą na różnych chromosomach”, jeżeli nie zachodzi zjawisko tzw. „crossing over”.

Jeszcze przez kilka lat geny pozostawały ezoterycznymi elementami dziedziczności, których nie umiano zlokalizować w obrębie komórki. Dopiero badania Thomasa Hunta Morgana na muszce owocowej – Drosdophila melanogaster, uwieńczone nagrodą Nobla w 1933, pozwoliły umiejscowić geny w pałeczkowatych strukturach komórkowych, zwanych chromosomami. Morgan wykazał, że geny, ułożone liniowo w chromosomach, przekazywane są z komórki do komórki w procesie podziału komórkowego i że podobny mechanizm przekazywania genów zachodzi w trakcie podziału, zwanego mejozą, a poprzedzającego tworzenie gamet: plemników i jaj. W procesie tym liczba Chromosomów redukowana jest do połowy. Zapłodnienie, dające początek nowemu organizmowi, pozwala na połączenie się puli chromosomów – a więc i ich genów – pochodzących od ojca i matki, oraz na odtworzenie takiej ich liczby, jaka była w komórkach przed podziałem.

Poznając następstwo mejozy i zapłodnienia zrozumiano, dlaczego pierwsze prawo Mendla mówi o parzystej liczbie genów, determinujących daną cechę. Stało się też jasne, że jego drugie prawo dotyczy genów zgromadzonych w różnych chromosomach. Dzisiaj, odkrycia Thomasa Morgana nazywamy chromosomowo – genową teorią dziedziczności.

Morganowi zawdzięczamy też możliwość mapowania genów w obrębie chromosomów. Udowodnił on, że w odpowiednio wybarwionych gigantycznych chromosomach muszki owocowej można zauważyć pod mikroskopem prążki, których pozycja odpowiada poszczególnym grupom genów. Dzięki temu odkryciu można było tworzyć pierwsze mapy genów w chromosomach różnych organizmów.

Prawdziwość tych wniosków została dodatkowo udowodniona przy okazji badań nad strukturą DNA prowadzonych przez Francisa Cricka i Jamesa Watsona. W 1961 roku Crick wysunął hipotezę, że cząsteczka DNA ma budowę podwójnej helisy, a trzy sąsiadujące ze sobą nukleotydy tworzą tryplet kodujący (kodon) dany aminokwas, a Nirenberg opracował metodę odczytywania kodu genetycznego. Bardzo ważne było stwierdzenie, że kod genetyczny jest uniwersalny, to znaczy, że ten sam kodon koduje ten sam aminokwas zarówno u bakterii, jak i u człowieka.

Jeszcze do niedawna wąsko wyspecjalizowane dziedziny naukowe, takie jak genetyka pozostawały przedmiotem zainteresowania jedynie niewielkiego grona specjalistów – badaczy. Obecnie doniesienia o nowych odkryciach Genetyków uważnie śledzi wielu ludzi. Ich ogromne postępy nie tylko pomagają w walce z wieloma chorobami(szczepionka przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu B), ale także stawiają nam wyzwania, do których jako społeczność ludzka nie zawsze jesteśmy przygotowani. Należy zatem ostrożnie podchodzić do wszelkich ingerencji pośrednich czy bezpośrednich w DNA i pamiętać, iż na tle wszelkich badań, intensywnego rozwoju nauk czy rozmaitych poglądów widnieje jedno słowo – brzmi ono różnie – a jednak tak samo:

CZŁOWIEK

Bibliografia

• Claude A. Villee, "Biologia", wydanie VIII wg wydania amerykańskiego W-wa, 1990
• Waldemar Lewiński, Jan Prokop, "Biologia 2", OPERON, 2001
• J. Grzegorek, E. Jastrzębska, E. Pyłka - Gutowska, "Zoologia", Prószyński i S - ka, Warszawa 2000
• Benedykt Halicz, Wiedza Powszechna, "Mały słownik biologiczny", Warszawa 1980

Iconografia

• http://americanhistory.si.edu
• http://www.freeimages.co.uk