από metereologos.gr
Τετάρτη 23 Μαΐου 2018
 
 
Μια σιωπηλή επανάσταση έρχεται να θέσει εκ νέου τους όρους της γενετικής και εξελικτικής βιολογίας. Και οι επιστήμονες αναζητούν τον μίτο της μετάδοσης της γενετικής πληροφορίας σε γραμμική και οριζόντια διάταξη, επαναπροσδιορίζοντας την ουσία της εξέλιξης.

Ο ΜΙΤΟΣ της γενετικής πληροφορίας

Ο ΜΙΤΟΣ της γενετικής πληροφορίας
Το βακτήριο Ε. Coli είναι πρωταθλητής της οριζόντιας μεταβίβασης γενετικών πληροφοριών. Το 18% του γονιδιώματός είναι προϊόν τέτοιας μεταβίβασης και χρειάστηκε 100 εκατομμύρια χρόνια για να λάβει τη σημερινή του μορφή
εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

 

Από τα τρία κύρια μέτωπα της βιολογίας στα οποία γίνεται επανάσταση, δηλαδή της κληρονομικότητας, της αναπαραγωγής και του νευρικού συστήματος, το πρώτο αποτελεί αναμφίβολα το «επιχειρησιακό κέντρο» στο οποίο αναφέρονται τα άλλα δύο. Και από τα πιο βασικά πρότυπα μιας επιστημονικής ανακάλυψης είναι η επανάσταση στη σκέψη που ενσωματώνει νέα ευρήματα· όπως συνέβη, λ.χ., στην αστρονομία διά των δορυφόρων που συνέβαλαν στη διαμόρφωση νέων επαναστατικών ιδεών για την κοσμολογία.

Σε ανάλογο τόνο αναμένεται η σύγκλιση νέων θεωρητικών ιδεών για την εξέλιξη της ζωής και πληθώρας γονιδιωματικών και άλλων δεδομένων, που θα αλλάξουν βαθιά τις απόψεις μας περί βασικών εννοιών, όπως είναι ο οργανισμός, το είδος, η βιόσφαιρα. Ενας τέτοιος δραματικός μετασχηματισμός θα είναι συνάρτηση της αντικατάστασης του μοριακού αναγωγισμού - της προβολής δηλαδή ποικίλων βιολογικών φαινομένων στο επίπεδο των μορίων, μια κατάσταση που κυριαρχούσε στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα -, με διεπιστημονικές προσεγγίσεις που θα φωτίζουν σφαιρικά τα βιολογικά φαινόμενα.

Υπό το πρίσμα μιας τέτοιας προσπάθειας και προοπτικής, η πρόκληση της γενετικής στο άμεσο μέλλον είναι η κατανόηση της αφάνταστα μεγάλης πολυπλοκότητας της πληροφορίας που φέρει το γονιδίωμα κάθε είδους· μιας πολυπλοκότητας που δεν αναδύεται μόνο από τη μελέτη της γραμμικής διάταξης της δομικής γονιδιακής πληροφορίας, αλλά και από τη συνδυαστική έκφρασή της, τις αλληλεπιδράσεις των γονιδίων μεταξύ τους και με το περιβάλλον· μια κατάσταση που μετακινεί τη βιολογία από την αναγωγή στη σύνθεση και τη μετατρέπει σε Συνθετική Βιολογία· και από ποιοτική εν πολλοίς επιστήμη μετασχηματίζεται σε ποσοτική, όπως η χημεία και η φυσική.

Πώς μεταδίδεται η γενετική πληροφορία

Προς αυτή την κατεύθυνση κινείται η αναζητούμενη Νέα Σύνθεση, η Νέα Κεντρική Υπόθεση της σύγχρονης μεταδομικής Νέας Βιολογίας, ο νέος μετακώδικας που μπορεί να αποκωδικοποιηθεί μέσα από μια νέα σύνθεση δεδομένων της γενετικής, της εξελικτικής και αναπτυξιακής βιολογίας, μέσα από τη μοντελοποίηση της λειτουργίας του γονιδιώματος ως συνόλου, με την αποκάλυψη λειτουργικών δικτύων· όπως έγινε, λ.χ., σε σμικρογραφία με το οπερόνιο στους προκαρυωτικούς οργανισμούς και επιχειρείται σήμερα σε άλλο επίπεδο στους ευκαρυωτικούς.

Στο «επαναστατικό» αυτό πλαίσιο θεώρησης της Νέας Βιολογίας, ένα καλό εργαλειακό σύστημα είναι η σφαιρικότερη διερεύνηση της οριζόντιας μεταβίβασης γονιδίων· της μη γενεαλογικής δηλαδή μεταβίβασης γενετικού υλικού από γονείς προς απογόνους, αλλά από έναν οργανισμό σ' έναν άλλον· όπως, λ.χ., από ένα βακτηριακό είδος σ' ένα άλλο ή από τους ιούς στα βακτήρια· κατάσταση στην οποία οφείλεται, λ.χ., η γοργή διασπορά της αντοχής στα αντιβιοτικά λόγω οριζόντιας μεταβίβασης πλασμιδίων.

Η οριζόντια μεταβίβαση είναι πιο συχνή μεταξύ ευβακτηρίων και αρχαιοβακτηρίων, αλλά συμβαίνει πιθανόν ευκαιριακά και μεταξύ βακτηρίων και πολυκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών ζώων και φυτών. Στο γονιδίωμα, λ.χ., του βακτηρίου Ε. coli, τα γονίδια που φέρει και έχουν προέλθει από οριζόντια μεταβίβαση τα τελευταία 100 εκατομμύρια χρόνια αποτελούν το 18% του γονιδιώματός του· στο γονιδίωμα του ανθρώπου επίσης υπάρχουν 100 γονίδια που μοιάζουν με βακτηριακά και δεν έχουν βρεθεί σε άλλα μελετηθέντα ζωικά είδη.

Τα σχετικά ερωτήματα λοιπόν που πρέπει να απαντηθούν είναι αναμφιβόλως σοβαρά, όπως σοβαρή είναι και η αναθεώρηση διάφορων βασικών αντιλήψεων· του λαμαρκισμού λ.χ., που σήμερα ενισχύεται με την αντίληψη ότι η πρώιμη ζωή εξελίχθηκε με λαμαρκιστικό τρόπο με τους γενεαλογικούς απογόνους να περιθωριοποιούνται από πιο δυναμικές πρώιμες διαμορφωμένες μορφές, προϊόντα οριζόντιας μεταβίβασης· ή του δαρβινισμού που είναι συνώνυμος όρος στην εξέλιξη στη βάση της φυσικής επιλογής, ενώ και άλλα εξελικτικά πρότυπα μπορούν να ληφθούν υπόψη.

Βιοχημικές «φωλιές» και δίκτυα

Τα μικρόβια σχηματίζουν στη φύση «κοινότητες» που καταλαμβάνουν βιοχημικές «φωλιές» και συμμετέχουν σε βιογεωχημικούς κύκλους, προσροφώντας γονίδια οριζόντια ή παραμερίζοντας άλλα ενδογενή, ανάλογα με τις ανάγκες τους και σε απόκριση με το περιβάλλον. Ετσι, αντί για διακριτά γονιδιώματα μικροβιακών ειδών παρατηρείται μάλλον ένα συνεχές γονιδιωματικών δυνατοτήτων που προκαλεί σύγχυση ως προς τον ορισμό του είδους στο μικροβιακό επίπεδο. Π.χ., τα γονίδια της ροδοψίνης είναι κοσμοπολίτικα στα θαλάσσια βακτήρια, καθώς περιφέρονται με την οριζόντια μεταβίβαση μεταξύ διαφόρων βακτηρίων ή αρχαιοβακτηρίων σύμφωνα με τις «προσταγές» των περιβαλλοντικών πιέσεων που μορφοποιούνται από χημικά μόρια, ενέργεια, μεταβολίτες ή γονίδια. Με τον τρόπο αυτόν αναδομείται το γονιδίωμά τους και η μεταγονιδιωματική, η μελέτη δηλαδή των γονιδιωμάτων σε φυσικά δείγματα, αποκτά σοβαρή σημασία για την έννοια του είδους.

Στην προσπάθεια βαθύτερης κατανόησης της βιολογικής εξέλιξης ερευνάται τελευταία στο εργαστήριο και η πειραματική ανακατασκευή και αποκάλυψη εξελικτικών ενδιαμέσων τύπων, προσέγγιση που συμπεριλαμβάνει τη διερεύνηση βήμα βήμα της εξέλιξης των μοριακών ιδιοτήτων σε συνδυασμό με τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και τα φάσματα των προσαρμοστικών δυνατοτήτων του κάθε ενδιάμεσου μοριακού τύπου. Στο πλαίσιο αυτό φωτίζεται, λ.χ., η εξέλιξη ορισμένων παραλλαγών ενδιαμέσων τύπων ορμονών ή ενζυμικών μεταλλαγμένων τόπων, όπως της βακτηριακής β-λακταμάσης και της ισοπροπυμηλικής αφυδρογυνάσης, ενώ το επίπεδο μελέτης γίνεται πιο περίπλοκο σε οργανισμούς που βρίσκονται υψηλότερα στην εξελικτική ιεραρχία λόγω των πιο περίπλοκων αντιδράσεων μεταξύ DNA, πρωτεϊνών και μοριακών παραγόντων δέσμευσης.

Αξιοσημείωτη είναι η παρατήρηση ότι στις μελετηθείσες περιπτώσεις, όπως λ.χ. της ορμόνης αλδοστερόνης, η εξισορρόπηση των σχετικών βιοχημικών δικτύων είναι γενικά μεγάλη παρά τις ποικίλες μεταλλάξεις, μια κατάσταση με την οποία υποστηρίζεται ότι η εξέλιξη μέσω της εξισορρόπησης των βιοχημικών δικτύων και της εξερεύνησης νέων ρόλων από τα υπάρχοντα μόρια αποτελεί μια γενική μορφή ρυθμιστικής μοριακής προσαρμογής.

Τέτοιες προσεγγίσεις μπορεί να στρέψουν τον χαρακτήρα της έρευνας της μοριακής εξέλιξης - που βασίζεται στη νουκλεοτιδική αλληλουχία - προς ένα διεπιστημονικό επίπεδο που συμπεριλαμβάνει τη δομή, τη λειτουργία και την αρμοστικότητα των μορίων. Στο ίδιο επίπεδο θα φωτισθεί περισσότερο και η εξελικτική προέλευση του Homo sapiens, ισχυροποιώντας ίσως και την ισχύουσα γενετικώς μονοτοπική (από την Αφρική) προέλευσή του που χρειάζεται περισσότερα στοιχεία έναντι της πολυτοπικής (ανεξάρτητη εμφάνιση σε Αφρική, Ασία, Ευρώπη). Πέραν τούτων, η αποκάλυψη και μελέτη όλο και περισσότερων ενδιάμεσων μοριακών μορφών θα κλείνει όλο και περισσότερο την πόρτα στους υποστηρικτές του ευφυούς σχεδίου κατά το οποίο οι πεπερασμένες έμβιες μορφές έχουν σχεδιαστεί έξωθεν και δεν είναι προϊόντα εξέλιξης.

Γι' αυτό είναι αναγκαία η διδασκαλία της εξέλιξης στα σχολεία που πρέπει να γίνεται σωστά ως μάθημα· με έμφαση σε παιδαγωγικά και επιστημονικά στοιχεία και με ανάδειξη ορισμένων βασικών επιχειρημάτων βασισμένων στο ότι η σχετική έρευνα είναι πρόσφατη και συνεχίζεται, στη διευκρίνιση ότι η εξέλιξη δεν είναι συνώνυμη με τη φυσική επιλογή, στην αξιοποίηση καλών και σύγχρονων παραδειγμάτων από δημοφιλή ΜΜΕ, στη σημασία της εξέλιξης σχετικά με τις ζωές των ανθρώπων, στην ύπαρξη πειραματικών γεγονότων και στοιχείων, στη μεγάλη ποικιλότητα των ειδών, αλλά και στον μεγάλο εξελικτικό χρόνο που απαιτείται· για να κατακτήσει ο καθένας ένα κοσμοείδωλο επιστημονικό και όχι εμπειρικό· με ό,τι αυτό συνεπάγεται για την κοσμοαντίληψή μας, την παιδεία μας και τη ζωή μας.

Ο κ. Σ. Ν. Αλαχιώτης είναι καθηγητής Γενετικής, πρώην πρύτανης του Πανεπιστημίου Πατρών.



Science περισσότερες ειδήσεις

εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

 
 
σχόλια (0)
 
 
απομένουν 700 χαρακτήρες
Τα πεδία που είναι σημειωμένα με * είναι υποχρεωτικά
 
Τα μηνύματα που δημοσιεύονται στο χώρο αυτό εκφράζουν τις απόψεις των αποστολέων τους. Το ΒΗΜΑ δεν υιοθετεί καθ’ οιονδήποτε τρόπο τις απόψεις αυτές. Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει την γνώμη του, όποια και να είναι αυτή. Δεν δημοσιεύονται συκοφαντικά ή υβριστικά σχόλια και όσα είναι γραμμένα με κεφαλαία γράμματα. Τέτοια μηνύματα θα διαγράφονται όποτε εντοπίζονται.