Saggio sulla genetica: il portatore dell'ereditarietà della cellula vivente

Saggio sulla genetica: il portatore dell'ereditarietà della cellula vivente!

Uno degli aspetti più straordinari della vita è la sua capacità non solo di ricercare continuamente stati di equilibrio dinamico in relazione all'ambiente, ma anche di produrre copie di sé straordinariamente fedeli per innumerevoli generazioni.

Molte piante e animali esistono oggi in una forma praticamente identica a quella dei loro antenati migliaia di anni fa. Molte specie di vita odierne sembrano assomigliare da vicino, se non a duplicare, antenati di diverse migliaia di anni fa. L'uomo di Cro-Magnon, 25.000 anni fa, era fisicamente poco diverso dall'uomo moderno.

I vettori di eredità:

I nuclei delle cellule viventi contengono piccole strutture simili a bastoncelli a coppie, i cromosomi (così chiamati per la loro capacità di assorbire certi coloranti). Le due serie appaiono all'esame per essere identiche o quasi. Sebbene i cromosomi di una cellula possano variare notevolmente in termini di dimensioni e forma, ciascun cromosoma avrà un "compagno" di circa la stessa dimensione e forma. Dove la riproduzione è sessuale, un set rappresenta l'eredità del padre; l'altro imposta l'eredità dalla madre. Il numero di cromosomi in una cellula vivente varia da una specie di animale o pianta a un'altra. Negli esseri umani ci sono ventitré coppie.

I cromosomi portano ciò che Schròdinger ha chiamato "script di codice". Questo script del codice dirige lo sviluppo dell'organismo dal momento in cui l'ovulo viene fecondato allo stato adulto e in modi importanti governa il funzionamento biologico dell'organismo durante tutta la vita.

Per usare un'analogia eccessivamente semplificata e troppo meccanica, potremmo dire che i portatori cromosomici dell'ereditari funzionano come i nastri o le carte perforati che vengono immessi nelle macchine informatiche elettroniche. Fanno in modo che una macchina passi attraverso una serie di passi prevedibili. Questa analogia sarebbe più completa se uno dei processi indotti nel computer fosse la duplicazione della rispettiva macchina, completa con una serie identica di nastri o schede perforate.

Il duplicatore "procreatato" si impegnerebbe quindi negli stessi processi, auto-duplicazione e tutto-e ciò continuerebbe indefinitamente. Affinché l'analogia sia perfetta, la riproduzione di un computer richiederebbe le funzioni di due computer principali, "maschio" e "femmina", ciascuno dei quali contribuirebbe alla prole un insieme di nastri o schede perforate che funzionerebbero congiuntamente. nel dirigere il funzionamento della prole.

Fino agli ultimi dieci anni, i biologi pensavano che una caratteristica specifica di un organismo fosse governata da una regione specifica di un cromosoma o una coppia di cromosomi accoppiati. Questa regione è stata indicata come un gene. Prima del 1953, i biologi concepivano un gene come una molecola proteica altamente complessa. Tuttavia, la teoria dei geni ha subito negli ultimi anni una rivoluzione.

In primo luogo, è stato scoperto che il vettore chimico di tratti ereditari non è una proteina ma un DNA di acido desossiribonucleico, in breve, che è centrato nei nuclei delle cellule. L'acido ribonucleico (RNA), una quasi replica del DNA, si muove dai nuclei delle cellule al citoplasma o agli strati esterni delle cellule. Quindi, l'RNA trasmette in realtà le informazioni ereditarie codificate del DNA ad altri tessuti.

I cromosomi consistono principalmente in molecole di DNA. Il DNA, attraverso l'uso della sua "sostanza chimica partner", RNA, ha la capacità unica di riprodursi in modo identico ogni volta che il suo ambiente contiene le materie prime necessarie. Tuttavia, la duplicazione dei geni cromosomici non è affatto l'unica funzione del DNA.

Attraverso il lavoro pionieristico di André Lwoff, Jacques Monod e Francois Jacob dell'Istituto Pasteur di Parigi, sembra stabilito che, quando una sostanza estranea viene introdotta in una cellula, attiva il DNA della cellula per produrre precisamente l'enzima necessario per convertire il sostanza in una forma chimica che le cellule possono utilizzare per sviluppare e moltiplicare.

Quindi, in un certo senso, la funzione di base dei geni può essere attivata o disattivata: possono svolgere compiti diversi dalla mera trasmissione di caratteristiche ereditarie. La ricerca continua e, al momento in cui scrivo, sembra evidente che possiamo ancora sapere poco sulle funzioni del DNA. È evidente, tuttavia, che serve come una sorta di "cervello all'interno della cellula" (per usare un'analogia cruda), le cui implicazioni complete ci costringono a rivedere fondamentalmente il nostro concetto di cellula e forse la natura stessa della vita.

Una seconda scoperta importante è stata che le molecole di DNA in un cromosoma di solito non funzionano indipendentemente l'una dall'altra. Tendono a lavorare in gruppo, nel senso che il funzionamento di uno influenza il funzionamento degli altri. Un'autorità concepisce un cromosoma come una "gerarchia di campi" piuttosto che un insieme di particelle. Il concetto genetico è ancora utile ma ora sembra meglio pensare a un gene in funzione di una regione di un cromosoma piuttosto che come una particella specifica.

Come abbiamo visto, i cromosomi si verificano nelle cellule del corpo in coppie abbinate. Apparentemente, le loro funzioni-geni si verificano anche in coppie abbinate, una delle coppie è associata ad un cromosoma, il suo compagno con il cromosoma corrispondente. Quando diciamo che una caratteristica ereditaria, come il colore della pelle, è governata da un gruppo genico, intendiamo veramente una coppia di gruppi genici.

Tuttavia, è comune che un membro di una coppia di geni o una coppia di gruppi di geni sia recessivo; cioè, quando abbinato a un gene o gruppo genico dominante non riesce a rendere evidenti le sue caratteristiche nella struttura corporea risultante. Quindi, quando un gene per gli occhi marroni è abbinato a un gene per gli occhi blu, prevale il gene per gli occhi marroni. Perché una persona abbia gli occhi azzurri deve portare due geni recessivi per il blu.

Il colore degli occhi è una delle poche caratteristiche negli esseri umani apparentemente governate da una singola coppia di geni. Altre caratteristiche come il tipo di sangue, l'albinismo e la "cecità del gusto" per alcune sostanze chimiche. In questi casi, se conosciamo la storia genetica di un uomo e una donna per alcune generazioni passate, possiamo prevedere con notevole accuratezza la percentuale dei loro figli che probabilmente mostrano un dato tratto. Questo tipo di eredità segue i principi mendeliani, cioè i principi di ereditarietà formulati da Gregor, Mendel (1822-1884). Le caratteristiche così ereditate sono "ben definite" nel senso che appaiono completamente o per niente.

Ma molto più comune tra gli esseri umani sono le caratteristiche ereditarie che sono il risultato della fusione, cioè l'interazione di gruppi di geni. Queste caratteristiche non seguono il principio del tutto o nessuno; appaiono come un punto su un continuum. Buoni esempi tra gli umani sono la statura, il colore della pelle e la predisposizione a certe malattie. È molto difficile prevedere l'esito della miscelazione; ad esempio, anche se conoscessimo i colori della pelle degli antenati di un bambino, per diverse generazioni, non sarebbe ancora sicuro predire il colore del bambino prima della sua nascita.

Naturalmente, a causa dei modi in cui apparentemente i fattori ambientali possono influenzare i tratti fisici, non si è mai sicuri nel predire che un particolare tipo di tratto ereditario apparirà in una progenie adulta. Questo fenomeno è sufficientemente importante per essere analizzato in maggiore dettaglio.

Il modello dei geni di un organismo è indicato come genotipo dell'organismo, la sua struttura cromosomica interna. Il genotipo governa ciò che un organismo può diventare in un determinato ambiente e determina anche le caratteristiche ereditarie che un organismo può trasmettere alla sua progenie (sebbene, se la riproduzione è eterosessuale, il genotipo della prole è ovviamente un prodotto del genotipo di entrambi i padri e madre).

L'aspetto esteriore di un organismo è chiamato fenotipo. Il fenotipo sembra essere sempre un prodotto delle sue influenze genotipiche e ambientali. I fenotipi possono variare considerevolmente anche quando i genotipi rimangono gli stessi. Ad esempio, quando le persone di estrazione asiatica si trasferiscono negli Stati Uniti, i loro figli (se allevati in questo paese) tendono ad essere più grandi dei genitori e dei loro nipoti ancora più grandi. Questo significa un cambiamento nel fenotipo ma non necessariamente un cambiamento nel genotipo. Un nutrimento migliore può aumentare le dimensioni delle generazioni future senza minimamente modificare il loro potenziale ereditario. Viceversa, due persone potrebbero avere lo stesso fenotipo per un dato tratto ma differire nel genotipo.

I moderni genetisti sono inclini a dare meno peso dei loro antenati all'influenza del genotipo. Certamente, l'ereditarietà genetica conta molto per determinare il tipo di adulto che una persona diventerà, ma il fatto è che non conosciamo il ruolo esatto del genotipo nel determinare il fenotipo. Gli scienziati discutevano di ciò che chiamavano il problema dell'educazione alla natura.

La questione potrebbe essere formulata in questo modo: quali caratteristiche di un organismo sono prodotti dall'eredità fisica e quali sono prodotti dall'influenza ambientale? Ma gli scienziati moderni hanno praticamente abbandonato il dibattito su questo tema; molti dicono che, poiché non abbiamo mezzi adeguati per accertare i fatti, continuare un tale dibattito è inutile.

I migliori studi sugli effetti dell'ereditarietà genetica sono quelli sui gemelli identici. Dal momento che gemelli identici derivano dalla scissione di un singolo ovulo fecondato, presumibilmente hanno geni identici. Ciò che è determinato dall'ereditarietà dovrebbe quindi apparire esattamente nella stessa forma nei due gemelli, soggetta, naturalmente, a tali modifiche ambientali che potrebbero essersi verificate.

È vero che i gemelli identici di solito sembrano molto simili, a volte fino al punto in cui i loro genitori riescono a distinguerli a malapena. Tuttavia, questo fatto non implica che siano necessariamente simili per altri aspetti.

Secondo uno studio, la differenza QI di gemelli identici che sono stati allevati insieme è di 3, 1 punti; quella dei gemelli fraterni allevati insieme, 8, 5 punti. Tuttavia, le autorità sottolineano che gli studi gemelli identici non significano molto. La maggior parte degli studi sui gemelli coinvolge due gemelli allevati insieme e gemelli identici condividono un ambiente più simile rispetto ai fratelli non gemelli. Si identificano strettamente l'uno con l'altro e arrivano a vedere il mondo intorno a loro in quasi gli stessi termini. Inoltre, normalmente condividono la stessa dieta e le cure mediche.

Il tipo più valido di studio rispetto alla polemica sulla nutrizione naturale è quello dei gemelli identici che sono stati separati nell'infanzia e allevati senza contatto tra loro e in ambienti dissimili. In queste condizioni, i gemelli tendono ad essere meno simili; per esempio, la differenza media nei punteggi QI è doppia rispetto a quella identica! Vittorie allevate insieme. Ma un numero insufficiente di casi di gemelli identici allevati in ambienti dissimili sono stati finora studiati per dirci molto che è decisivo. Rimaniamo su un terreno più sicuro quando ci rifiutiamo di dire che alcuni tratti sono ereditari e altri sono acquisiti. Sembra probabile che tutti i tratti fisici rappresentino una miscela di entrambe le influenze.

I tratti della personalità sono ereditati?

Questa domanda ha una risposta facile: nessuna prova! È ovvio che alcuni tratti della personalità appaiono regolarmente in una linea di famiglia e non in un'altra. Una parte considerevole dei membri di una famiglia può essere insolitamente energica o insolitamente pigra, insolitamente eccitabile o insolitamente flemmatica, insolitamente irascibile o insolitamente lenta alla rabbia, insolitamente amorosa o insolitamente fredda.

Tuttavia, la frequente comparsa di un determinato tratto di personalità in una data linea familiare è facilmente spiegabile come risultato dell'eredità sociale o culturale. John Jr. può essere irascibile perché ha osservato che in molte situazioni l'umore altrettanto veloce di John Sr. ottiene risultati desiderati.

Quando ciò accade, il tratto della personalità viene appreso e non ereditato geneticamente. Per quanto ne sappiamo, tutti i tratti della personalità sono appresi. Tuttavia, non abbiamo prove conclusive che ciò sia vero; se impariamo mai come condurre studi significativi in ​​quest'area, potremmo scoprire che alcuni tratti della personalità hanno una base genetica.

Alcune persone sono ciò che chiamiamo "high tung"; sono insolitamente sensibili e facilmente irritabili. Questo particolare tipo di personalità potrebbe rivelarsi in parte un prodotto di un particolare pattern genico. Ma non sappiamo questo è il caso.

Quando qualcuno dice che Mary, che è stata catturata taccheggio, "arriva onestamente", di solito significa che ha ereditato una tendenza che è apparsa in famiglia prima - forse la zia Maude di Mary era anche un taccheggiatore. Imporre un tale comportamento all'eredità è andare oltre le prove.

Il modo più saggio per un insegnante di assumere è che l'eredità fisica in sé stessa raramente ha un'importanza cruciale. Cioè, come insegnanti possiamo avere pochi indizi su come gestire un bambino o un giovane dalla conoscenza del suo patrimonio genetico, anche se abbiamo una tale conoscenza. Ciò che è di vitale importanza è la capacità di un bambino di modificare se stesso attraverso l'interazione con un ambiente. Tutti, tranne quelli irrimediabilmente difettosi, hanno questa capacità.

Razza e genetica:

La genetica moderna ci aiuta a capire meglio cos'è una gara e come le razze differiscono. Due caratteristiche dei geni sono di fondamentale importanza in questo contesto. Una caratteristica è che la funzione di una particolare molecola di DNA, o di un gruppo cooperante di tali molecole (gruppo genico), rimane stabile per un tempo indefinito.

Le mutazioni, da discutere nella prossima sezione, si verificano; ma, escludendo le mutazioni, le funzioni genetiche non cambiano. Quindi, un gene che produce occhi marroni continuerà a farlo indefinitamente. Inoltre, per quanto ne sappiamo, la struttura molecolare di un tale gene è la stessa se una persona è un negro, uno svedese o un polinesiano.

Una seconda caratteristica dei geni è che sembrano in grado di variare in modo indipendente. A prima vista, questa affermazione potrebbe sembrare in contraddizione con la precedente affermazione che la maggior parte dei tratti fisici sono prodotti da gruppi di geni e che un cromosoma può essere meglio compreso come un "campo di forze" con gigli di interazione altamente complessi.

Tuttavia, se consideriamo la variazione del gene indipendente come relativa - cioè, non assolutamente indipendente, ma relativamente così - non c'è contraddizione. Come risultato di questa seconda caratteristica dei geni, i geni che producono alta statura possono verificarsi in persone che portano geni per la pelle nera o bianca, naso stretto o largo, capelli biondi o scuri, occhi blu o marroni. Pertanto, qualsiasi tratto ereditario può apparire in combinazione con qualsiasi altro tratto.

Questi due principi genetici danno un significato alla seguente definizione di razza: "Le razze sono popolazioni che differiscono nella relativa comunanza di alcuni dei loro geni." Quindi, in una particolare razza un dato tratto, come l'altezza, può verificarsi più spesso che in un'altra gara. Una particolare tonalità di pelle può essere più comune in una gara che in un'altra.

Questo non significa che i geni capaci di produrre tratti molto diversi dai soliti siano assenti da una razza; significa piuttosto che ci sono "tratti di maggioranza" che sono abbastanza comuni da far sembrare la maggior parte dei membri di una razza diversa dalla maggior parte dei membri di un'altra razza.

Questa definizione non è esente da difficoltà, in quanto rimane il problema di decidere quali tratti utilizzare nella definizione di una particolare razza. Se usiamo solo una caratteristica, come il colore della pelle, e assumiamo che tutti quelli con una pelle nera appartengono a una "razza nera", dobbiamo includere persone che differiscono notevolmente l'una dall'altra in altre caratteristiche (ad esempio, indiani asiatici, melanesiani e africani).

È necessario, pertanto, utilizzare diversi tratti facilmente misurabili e che tendono a verificarsi in combinazione. Gli antropologi hanno usato il colore della pelle, il colore e la consistenza dei capelli, il colore degli occhi, la forma della testa e la statura. Gli schemi di classificazione attualmente usati di solito propongono tre razze primarie o azioni razziali: caucasoide, negroide e mongoloide.

All'interno di questo quadro possono essere identificate diverse centinaia di razze diverse, ad esempio nordica, alpina, mediterranea, armenoide, hindi e così via. Dato che la base ora comunemente usata per classificare le persone in modo razziale è arbitraria, e dal momento che il mescolarsi razziale sembra essersi verificato dal primo sviluppo di razze distintive, possiamo solo concludere che il concetto di razza non è molto significativo. Nelle parole di Dunn e Dobzhansky. "Quando diciamo che due popolazioni sono razzialmente diverse non stiamo dicendo molto".

Potrebbero esserci grandi differenze culturali tra le razze, ma questa è una questione di apprendimento e non un prodotto di differenze biologiche. Nessuno è ancora stato in grado di addurre prove scientificamente dimostrabili che una razza è superiore ad un'altra in qualsiasi modo riteniamo importante.

Alcune razze tendono ad essere fisicamente più potenti di altre, alcune possono resistere al freddo meglio di altre, alcune possono sopportare il calore meglio di altre, ma queste sono questioni relativamente minori. Non vi è alcuna prova che ogni razza abbia una capacità superiore per un comportamento intelligente o un monopolio sulla moralità.

Sebbene in alcuni punti le differenze culturali possano rendere poco incoraggiante il matrimonio razziale, non vi è alcun danno biologico noto che possa derivare da una miscela razziale. Al contrario, l'esperienza con l'ibridazione in tutto il regno vegetale e animale suggerisce che un ceppo ibrido può essere biologicamente migliore, cioè più forte e più vigoroso, rispetto alle varietà parentali.

Molti scienziati sociali ritengono che in fin dei conti non si verificherà solo un radicale matriarciale razziale, ma sarà l'unica soluzione definitiva al problema del pregiudizio razziale.

La principale lezione razziale che la moderna genetica ha per i futuri insegnanti è che non ci sono limiti biologici noti che impediscono ad una razza di apprendere ciò che le altre razze hanno appreso. Tuttavia, i limiti culturali possono essere piuttosto seri e possono richiedere il superamento delle generazioni.

Gli insegnanti dovrebbero riconoscere che, a causa del background culturale, alcune razze di solito superano gli altri in una classe media americana. Ad esempio, gli autori vivono in una comunità con una popolazione cinese-americana piuttosto numerosa, e i bambini e i giovani cinesi di solito sono "ad alto rendimento" in materie accademiche. Una tradizione culturale di borsa di studio, che si estende indietro di migliaia di anni, spiega indubbiamente la performance cinese.