Hogyan fejlődnek az élőlények?

a test, a sejt, a kromoszóma és a DNS

A tehenek borjakat szülnek, nem csikókat vagy oroszlánkölyköket. A kutyáknak kiskutyáik lesznek, a macskáknak macskakölykeik. Az állatoknak tehát meghatározóan olyan kölykeik születnek, amelyek rájuk hasonlítanak. Valószínű, hogy két magas ember leszármazottja meghatározóan szintén magas lesz. Végy sarkantyúvirág magvakat és vesd el a kertedbe. A növények lényegükben a tasakon levő képhez fognak hasonlítani.

A "lényegükben" szó minden esetben szükséges, mert egy adott állat vagy növény nem minden jellege öröklődik tisztán, nem másolódik át pontosan egyik nemzedékről a másikra. Lehet, hogy a mama és a papa magas, de leszármazottjuk alacsony lesz. Az egypetéjű ikrek kivételével, a testvérek is gyakran különböznek egymástól, gyakran nagyon is látványosan. Az állatnemesítés nem mindig a várt eredményt adja, sőt, a tasakon levő fénykép is megtévesztő lehet.

A kutató elmék régóta törekednek arra, hogy megértsék azt az állandóságot, amely nyilvánvaló az öröklődésben, valamint a változatosságot, a változásokat, amelyek az egymást követő nemzedékek között jelentkezhetnek. Két kérdésre próbáltak választ kapni. Először is: mely tulajdonságok azok, amelyek öröklődnek és melyek azok, amelyeket az

étrend, környezet vagy más külső tényező határoz meg? Másodszor: Milyen mechanizmus határozza meg az öröklődő jellegeket - pl. egy virág színét, vagy egy olyan öröklődő betegségét mint a vérzékenység?

Tudjuk, hogy a gének, amelyek szülőről gyerekre származnak, meghatározzák az összes átadódó jelleget, mint a haj és szem színét, vagy a szirom színét. A géneket viszont DNS (dezoxiribonukleinsav) építi fel. E jellegeket a DNS kódoltan szállítja és meghatározza őket, éppúgy mint ahogyan a kotta utasításokat tartalmaz arra nézve, hogy egy adott zeneművet hogyan kell előadni. A DNS általában pontosan átmásolódik a sejtek osztódásakor, amikor a gének egyik nemzedékről átadódnak a másiknak.

Charles Darwin fejlődéselméletének középpontjában a természetes kiválogatás állt. A szelekció az állat- és növénypopulációkban spontán módon jelentkező változatok között válogat. Egy olyan változat, amely egy új jelleg révén jobban alkalmazkodik egy adott környezethez, nagyobb valószínűséggel marad életben és hagy utódokat, mint egy olyan, mely kevésbé alkalmazkodó. Mivel a jelleg öröklődött, a leszármazottak a kevésbé alkalmazkodott szülők utódaival versengenek és végül helyettesítik őket. Évmilliók alatt - ahogyan a környezet is változott - rengeteg spontán változás fordulhatott elő. Egyes változatok a versengésben hátrányosak lehettek és ezért kiküszöbölődtek. Mások közömbösek lehettek. De azok az egymást követő változások amelyek az állatot vagy a növényt a környezethez jobban alkalmazkodóvá tették esetleg egy olyan új populáció létrejöttét eredményezhették, amelynek tagjai már nem is voltak alkalmasak arra, hogy az eredeti populáció tagjaival kereszteződhessenek.

Darwin érvelése szerint így alakultak ki az új fajok. Ugyanakkor ő is bizonytalan volt abban, hogy valóban így működött-e az evolúció, hiszen ő még úgy tudta, hogy egy előnyös változások felhígulhatnak az utódokban. Korának biológusaival együtt, Darwin is a szülői jellegek keveredésének tekintette az öröklődést. Ma már azonban tudjuk, hogy az öröklődés nem olyan anyagokon alapul, amelyek keveredéssel felhígíthatók, hanem elkülönülő egységeken, a géneken. Ezért van az, hogy egy öröklött jelleg hiányozni látszik egy nemzedékben és változatlanul jelentkezik egy későbbiben.


A gén - az öröklődés egysége

Az öröklődést különböző korokban, különböző módokon képzelték el.

Így képzelte Darwin ...

Darwin számára ismeretlenül, egy ágostonrendi szerzetes Csehországban belekezdett a rejtély megoldásának folyamatába, körülbelül azzal egyidőben, hogy Darwin az evolúciós elméletet kezdte kidolgozni. Gregor Mendel felfedezte, hogy az öröklött jellegeket anyagi részecskék határozzák meg, amelyek általában változatlanul adódnak át a nemzedékek során. A brünni kolostor kertjében dolgozva (ma Brno a Cseh Köztársaságban), Mendel változatos ehető borsófajtákat keresztezett, megvizsgálta a leszármazottakat és rájött, hogy egyes jellegek néha elfedik egymást. Például amikor magas és alacsony növényeket keresztezett, az összes leszármazott magas lett. A magasság tulajdonságát dominánsnak írta le az alacsonyság tulajdonságával szemben. De két, így létrejött utód keresztezése kb. egynegyednyi alacsony utódot eredményezett a következő nemzedékben. A rejtett recesszív gén tehát újra "helyzetbe hozta magát". Ezeket a keresztezéseket többszázszor újra és újra elvégezve és más keresztezésekkel - tulajdonságpárokkal - megismételve, Mendel úgy találta, hogy az utódok megoszlása rendkívül pontos lett. Ez vezette őt a genetika egyik központi elvének megalkotásához: Minden növény (és minden állat) a gének két sorozatát hordozza magában. Ha a génpár anyai és apai tagja domináns, akkor az illető jelleg (pl. a magasság jellege a borsóban) érvényesül. A jelleg akkor is érvényesül, ha egyik gén domináns, a másik pedig recesszív. A recesszív jelleg akkor jut érvényre, ha mindkét gén recesszív.

Mendel kísérleteiben ezen kombinációk általános aránya - egy alacsony (recesszív) és három magas (domináns) - volt. De minden három magas növényből egy növény magában viselte elfedve, recesszív módon, az érvényre nem jutott, alacsonyságot meghatározó gént. Annak ellenére tehát, hogy mindhárom növény ugyanolyan fenotípusú (ugyanolyan megjelenésű) volt, kettőnek a genotípusa (genetikai szerelése) különböző volt.

a. Tiszta vonalú borsónövények mendeli keresztezése. Mivel a magasság génje domináns, valamennyi utód magas lesz.

b. Ha az utódokat keresztezik, az alacsony jelleg, amelyet egy recesszív gén kódol, újból megjelenik a fenotípusban. A fenotípusok aránya: 3 magas: 1 alacsony; a genotípusok aránya: 1:2:1