Ewolucja czy konserwatyzm genetyczny?

Od cechy do genu

Jako jeden z przykładów świadczących o wielkości tego dystansu może tu służyć choćby fakt, że w czasach Darwina nie istniało jeszcze nawet pojecie „genu” jako podstawowej materialnej jednostki dziedziczności, bowiem zostało ono wprowadzone do nauki dopiero przez W.L. Johannsena w 1909 r.

W XIX w. organizm żywy rozpatrywany był głównie na poziomie cech zewnętrznych, widzialnych i mierzalnych, tak zwanych fenotypowych, czego wymownym dowodem może być dzieło życia innego wielkiego biologa żyjącego wówczas, a mianowicie J.G. Mendla. Zakonnik ten wydał w Brnie w roku 1866 prace pod tytułem Badania nad mieszańcami roślin, w której sformułował po raz pierwszy w historii biologii dwa prawa dotyczące reguł przekazywania przez organizmy żywe swych cech dziedzicznych. Krzyżując dwie wyselekcjonowane linie grochu, Mendel stwierdził, że jeżeli w określonej populacji organizmów żywych występuje jakaś cecha w dwóch wariantach przeciwstawnych (na przykład kwiaty białe i kwiaty czerwone), to w dowolnie wybranej pojedynczej komórce płciowej (gamecie) pochodzącej od którejś z tych linii może występować jedynie jeden z pary czynników dziedzicznych warunkujących omawiane warianty przeciwstawne. Mendel nazwał odkryta przez siebie regułę prawem czystości gamet i dodał, że siła ekspresji takich czynników dziedzicznych może być różna: jeden z nich może w pełni lub częściowo dominować nad drugim, ale może też być wręcz recesywny w stosunku do niego. Dla naszych rozważań jeszcze ważniejsze jest drugie ogólne prawo Mendla, mówiące o niezależnym dziedziczeniu się poszczególnych cech, na przykład koloru kwiatów i kształtu nasion u grochu. Darwin nie znał prawdopodobnie prac Mendla, ale omawiane prawa dowodzą, że w połowie XIX w. cechy fenotypowe traktowane były jako jednostki autonomiczne, a integralność całego organizmu była niedoceniana.

Pierwszy chyba istotniejszy wkład do tej dziedziny wiedzy wniosły dopiero w pierwszej połowie XX w. prace amerykańskiego twórcy cytogenetyki, T.H. Morgana, który w roku 1933 otrzymał Nagrodę Nobla za sformułowanie chromosomowej teorii dziedziczenia, co przeniosło płaszczyznę rozważań o dziedziczności na poziom komórkowy, wskazując na istnienie niejako wydzielonej substancji dziedzicznej organizmów zlokalizowanej w ich komórkach. Prawdziwy przełom w genetyce spowodowało jednak dopiero odkrycie struktury i znaczenia kwasów nukleinowych oraz ich roli w mechanizmie biosyntezy białka, za które to badania F.H.C. Crick, J.D. Watson oraz M.H.F. Wilkinson otrzymali Nagrodę Nobla w roku 1962.

W drugiej połowie XX wieku nowe odkrycia w fizjologii, biochemii, genetyce molekularnej, genetyce populacji i ekologii potoczyły się tak lawinowo, że obecnie można śmiało zaryzykować twierdzenie, że rozważania biologów z połowy wieku XIX maja dla nas znaczenie głównie historyczne.

Bardzo istotnie zmieniło się przede wszystkim ogólne spojrzenie na zwierzę; teraz każdy biolog zdaje sobie doskonale sprawę z tego, że jednostką funkcjonalną jest cały organizm, a nie – skrzydło, oko, serce czy mięsień. Rozwój fizjologii i biochemii doprowadził do dość już szczegółowej znajomości różnorodnych, bardzo skomplikowanych powiązań enzymatycznych między wszystkimi procesami biochemicznymi zachodzącymi w pojedynczej komórce, jak też mechanizmów neurohormonalnych integrujących funkcje wszystkich komórek, tkanek, narządów wewnętrznych i ich układów w organizmie wielokomórkowym. Obecnie wiemy doskonale, że jakiekolwiek naruszenie tej doskonałej równowagi w obrębie współdziałań, jakie istnieją miedzy pozornie bardzo odległymi od siebie elementami organizmu żywego natychmiast powoduje bardzo rozległe i różnorodne skutki w funkcjonowaniu całości. Na przykład w czasie aktywności ruchowej biorą czynny udział nie tylko mięśnie szkieletowe, ale również – układ kostny, oddechowy, krążenia, nerwowy, hormonalny itd.

Ta globalizacja spojrzenia ma tutaj istotne znaczenie, bowiem cała teoria ewolucji Darwina jest oparta na zmienności pojedynczych cech i na doborze naturalnym utrwalającym zmiany korzystne. Darwin zdawał sobie oczywiście sprawę z tego, że żadnemu gadowi nie wyrosły nagle skrzydła i nie powstał w ten sposób ptak, ale uważał, że bardzo niewielkie, spontaniczne, zupełnie przypadkowe zmiany zachodzące w organizmach wielu gadów, a potencjalnie sprzyjające wytworzeniu się na przykład skrzydeł, kumulowały się w ciągu milionów lat i doprowadziły w końcu do ukształtowania się ptaków zdolnych unosić się w powietrzu.