|
Реферат: Скелет человека и законы механики (Биология)
Скелет человека и законы механики
Движение играет огромную роль в жизни всех живых существ, В том числе
и человека. Активные перемещения в пространство является основным отличием
животных от растений. Движение служит одной из главных приспособительных
реакций животного к окружающей среде, оно осуществляется двигательным
аппаратом.
Двигательный аппарат человека состоит из костей, соединений между
ними и мышц. Движения происходят в местах соединения костей. Мышечная
ткань, основным свойством которой является способность сокращатся,
приводит в движение костные рычаги. Кости и их соединения относятся к
пассивной части двигательного аппарата, а мышцы – к его активной части.
Опорные системы, как правило, обеспечивают характерню форму тела, а она в
свою очередь обусловлена определенными потребностями организма.
Основные функции скелета человека.
ОПОРА. Скелет служит жестким устойчивым к сжатию каркасом тела. Он
помогает телу сохранять определенную форму. У людей скелет обеспечивает
опору для всей массы тела, противодействуя силе тяжести и приподнимает тело
над землей. Это облегчает человеку передвижение по суше. Внутренние органы
оказываются прикрепленными к скелету.
ЗАЩИТА. У человека, например, черепная коробка обеспечивает защиту
головного мозга и органов чувств (зрения, обоняния равновесия и слуха),
позвоночник – защиту спинного мозга, а ребра и грудина – защиту сердца,
легких и крупных кровеносных сосудов.
ДВИЖЕНИЕ. Скелет, построенный из жесткого материала, служит местом
прикрепления мышц. При сокращении мышц части скелета работают как рычаги, и
это приводит к различным движениям.
Основные виды соединения костей.
НЕПРЕРЫВНЫЕ – фиброзные соединения, когда кости связаны одна с другой
с помощью прокладки между ними из оформленной плотной соединительной ткани,
хряща или кости.
ПРЕРЫВНЫЕ – синовиальные соединения – суставы, когда между
сочленяющимися костями находятся суставная полость, а кости удерживаютя
одна около другой с помощью замкнутой суставной капсулы и подкрепляющих ее
связок и мышц.
Если в образовании сустава участвуют две кости – это простой сустав.
Сустав, образованный тремя или несколькими костями, называют сложным.
Суставные поверхности костей по форме можно сравнить с отрезками
различных геометрических тел вращения. В соответствии с этим суставы
подразделяются на: шаровидные, эллипсовидные, циллиндрические, блоковидные,
седловидные и плоские. Форма суставной поверхностей определяет объем и
направление движений, которые совершаютя вокруг трех взаимоперпендикулярных
осей.
Суставы, соединяя части тела человека в одно целое, в то же время
позволяют осуществлять движения этих частей в значительном объеме. Для
характеристики движений частей тела и их перемещения в пространстве
применяется понятие степеней свободы тела. Свободно перемещаюшееся в
пространстве тело имеет шесть степеней свободы, а у закрепленного в одной
точке тела остаются три степени. Тело, закрепленное в трех точках, не
подвижно.
Кости скелета, соединенные суставами, образуют кинематические цепи.
Если кинематические цепи заканчиваются свободно, они называются открытыми.
Примером открытой кинематической цепи может служить любая конечность. Если
же кинематическая цепь замыкается, т.е. последний ее элемент замыкается с
первым, она превращается в замкнутую. Замкнутая кинематическая цепь
представлена в соединении ребер с позвоночником и грудиной.
Подвижность кинематических цепей обеспечивается работой мышц. Мышцы,
действуя на кости, вращают их вокруг осей суставов. Такая система
представляет собой особый рычаг. Примером рычага может служить работа мышц
при удержании головы или тела в тазобедренном суставе. Другим примером
рычага является удержание груза в руке, согнутой в локтевом суставе. Для
равновесия рычага необходимо, чтобы действующие на него моменты сил были
раны по величине и противоположны по знаку. Моментом силы называется
произведение силы на его плечо. Чем длиннее одно плечо рычага, тем меньшую
силу надо приложить для сохранения равновесия в этом рычаге. Иначе говоря,
по “золотому правилу” механики, если на одном плече рычага есть выигрыш в
силе, то на другом – проигрыш в расстоянии. В двигательном аппарате
человека мышцы проигрывают в силе, но выигрывают в расстоянии. Это создает
значительные нагрузки на костно-мышечный аппарат, которые могут в несколько
раз превышать перемещаемый или поднимаемый груз. При различных движениях и
положениях туловища возникают нагрузки на растяжение и кручение.
Возможность обеспечения нормальной работы опорно-двигательного аппарата
обеспечивается механическими свойствами тканей. При испытании костной ткани
на сжатие и растяжение установлено, что компактное вещество кости в пять
раз прочнее железобетона и при растяжении выдерживает такое же придельное
напряжение, как латунь.
Создаваемая работой мышц силы передаются на кости по средством
сухожилий, которые облаладают значительной прочностью главным образом на
разрыв. Так ахиллова сухожилие взрослого человека выдерживает нагрузку от
270 – 500 кг.
Большое значение имеют биомеханические исследования для
профилактики деформаций опорно-двигательного аппарата. Изучение
распределения нагрузок по стопе позволяет создать рациональную норму.
Биомеханические обоснования конструкции мебели формирует правильную осанку.
Специальные стулья, предназначенные для работников сидячих профессий,
позволяют уменьшить нагрузку на межпозвоночные диски почти в 2 раза.
Существует раздел биологии, рассматривающий биологический объекты в
свете законов механики – биомеханика.
Реферат на тему: Современная генетика
Nicolae Popa
BIOLOGIE ?I GENETIC? MODERN?
Material didactic: prelegeri alese
Cuprins:
Din partea autorului 8
I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE 10
II. LEGILE EREDIT??II 14
2.1 Descoperirea celulei 14
2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii 15
2.3 Bazele citologice ale eredit??ii 19
III. TEORIA CROMOZOMIAL? A EREDIT??II 23
3.1 Cromozomii, genele ?i caracterele 23
3.2 Muta?iile ca surs? de alele noi 24
3.3 Muta?iile ?i mediul 25
IV. BAZELE MOLECULARE ALE EREDIT??II 27
4.1 Acizii nucleici 27
4.2 Mecanismul de replicare a ADN 28
4.3 Codul genetic 31
4.4 Mecanismul de repara?ie a defectelor din ADN 36
V. DETERMINISMUL GENETIC AL SEXULUI 39
5.1 De ce sunt necesare dou? sexe? 39
5.2 Mecanismele biologice de determinare a sexului 40
5.3 Mecanismul cromozomial de determinare a sexului 40
5.4 Determinarea sexului la om 42
5.5 Ob?inerea sexului dorit 45
VI. GENETICA UMAN? 47
6.1 Variabilitatea genetic? ?i mo?tenirea caracterelor la om 47
6.2 Ereditatea grupelor sanguine ?i a factorului rezus (Rh) 49
6.3 Metodele de studiere a eredit??ii omului 51
VII. GENETICA MEDICAL? 55
7.1 Ereditatea patologic? la om 55
7.2 Eugenica ?i genetica 57
7.3 Consulta?iile medico-genetice 58
VIII. DETERMINISMUL EREDITAR AL LONGEVIT??II 62
8.1 Gerontologia ?i genetica 62
8.2 Teoriile genetice ale оmb?trвnirii 63
8.3 Perspectivele juvenologiei 65
IX. REALIZ?RILE ?I PERSPECTIVELE GENETICIII 67
9.1 Genetica ?i fitotehnia 67
9.1.1 Hibridarea ca metod? de ob?inere a soiurilor noi 68
9.1.2 Rolul poliploidiei оn ameliorarea plantelor 70
9.1.3 Mutageneza experimental? 70
9.2 Genetica ?i zootehnia 72
9.2.1 Fenomenul heterozisului la animale 72
9.2.2 Reвnvierea speciilor disp?rute 73
9.2.3 Banca de gene 74
9.3 Genetica ?i pedagogia 76
9.3.1 Genotipul ?i mediul social 76
9.3.2 Talentul ?i ereditatea 77
9.3.3 Embriogenetica ?i pedagogia 79
9.4. Genetica ?i psihologia 81
9.4.1 Omul ca fiin?? biiosocial? 81
9.4.2. Factorii ereditari ?i intelectul 82
9.4.3. Aptitudinile ?i ereditatea 83
X. INGINERIA GENETIC? 89
10.1 Structura genomlui 89
10.2 Direc?iile principale ale ingineriei genetice 91
10.3 Separarea ?i sinteza artificial? a genelor 93
10.4 Clonarea genelor 95
XI. INGINERIA GENETIC? LA MICROORGANISMELE INDUSTRIALE 97
11.1 Activitatea enigmatic? a microorganismelor vii 97
11.2 Ingineria genic? оn natur?: transforma?ia, transduc?ia ?i
conjugarea la bacterii 99
11.3 Ameliorarea microorganismelor 101
11.4 Industria ADN ?i biotehnologia 102
XII. INGINERIA GENETIC? LA PLANTE 105
12.1 Clonarea plantelor 105
12.2 Industria celulelor vegetale 107
12.3 Hibridarea celulelor somatice ?i ob?inerea hibrizilor asexua?i
109
12.4 Transferul interspecific al genelor 113
XIII. INGINERIA GENETIC? LA ANIMALE 116
13.1 Hibrizi neobi?nui?i: ob?inerea animalelor alofene 116
13.2 O turm? оn retort?: transplantarea embrionilor 118
13.3 Descenden?? copiat?: clonarea animalelor 120
13.4 Animale transgenice 122
XIV. FONDUL GENETIC AL BIOSFREREI 125
14.1 Rolul organismelor vii оn natur? ?i оn economia na?ional? 125
14.2 Banca de gene a plantelor 127
14.3 Fondul genetic al plantelor 129
XVI. INGINERIA GENIC? ?I SISTEMATICA 134
15. Genele ?i sistematica 134
15.2 Gradul de оnrudire genetic? 135
15.3 Realiz?rile ?i perspectivele genosistematicii 137
XVI. INGINERIA GENETIC? ?I MEDICINA 139
16.1 Povara genetic? оn societatea uman? 139
16.2 Medicamentele – sub controlul genelor 141
16.3 Genoterapia ?i perspectivele ei 144
XVII. ASPECTELE SOCIALE ALE INGINERIEI GENETICE 148
17.1 Cutia Pandorei sau consecin?ele imprevizibile ale ingineriei
genice 148
17.2 Clonarea oamenilor! 150
17.3 Controlul genetic la om: pro ?i contra 152
17.4 Ereditatea patologic? ?i criminalitatea 154
Din partea autorului
Evident, pentru nimeni nu prezint? greutate s? deosebeasc? m?rul de par?,
grвul de secar?, oaia de capr?, lupul de vulpe. Este bine cunoscut ?i
faptul c? reprezentan?ii lumii vegetale ?i animale, de-a lungul unui ?ir
infinit de genera?ii, dau via?? unor descenden?i, care sunt dup? chipul ?i
asem?narea lor: leoaica na?te pui de leu, pisica - pui de pisic?, cвinele -
pui de cвine. Tot odat?, din semin?e de floarea-soarelui vor r?s?ri numai
plante de floarea-soarelui, iar din ghind? - numai arbori de stejar. Оn mod
obi?nuit aceste fenomene sunt legate de ereditate.
Prin no?iunea de ereditate se оn?elege capacitatea organismelor vii de a
transmite caracterele ?i оnsu?irile lor descenden?ilor.
Se ?tie, оns?, c? asem?n?rile dintre p?rin?i ?i descenden?i nu sunt
absolute - chiar ?i оn cazurile cвnd se spune «leit taic?-s?u» sau «leit
maic?-sa». Descenden?ii prezint? anumite diferen?e individuale оn raport cu
caracterele definitorii ale p?rin?ilor. Aceste deosebiri sau – devieri de
la tr?s?turile tipice ale p?rin?ilor constituie a?a-numitul fon de
variabilitate sau variabilitatea. Оn virtutea acesteia organismele sunt
capabile de a suferi la ac?iunea unor factori interni sau externi anumite
modific?ri. Pe fundalul alb al coroanelor pomilor dintr-o livad? оn floare
un ochi atent va deosebi ?i numeroase nuan?e cromatice diferite de
colora?ia general? a petalelor; оntre sutele de mii de frunze de pe oricare
arbore nu vom vedea dou? identice ca form?, dimensiuni ?i colorit; printre
cei cinci miliarde ?i jum?tate de oameni, care populeaz? planeta noastr?,
nu vom g?si doi, care s? aib? exact acelea?i caractere ?i tr?s?turi.
Exemple de acest fel se оntвlnesc pretutindeni.
Оn ce mod, оns?, are loc transmiterea prin ereditate a caracterelor? Unde
?i cum este fixat? informa?ia ereditar?? De ce se nasc uneori mon?tri,
adic? indivizi cu anomalii grave? Pot fi oare schimbate caracterele
organismelor, corectate defectele naturii? Putem ob?ine sexul dorit,
«construi» noi forme de organisme?
Aceste ?i numeroase alte оntreb?ri sunt оntr-un fel sau altul legate de
ereditate ?i variabilitate, care au devenit principalul obiect de studiu al
unei ?tiin?e relativ tinere - genetica. Оn prezent genetica s-a divizat оn
numeroase direc?ii de investiga?ie, fiecare dintre acestea dispunвnd de
metode specifice de lucru.
Оn cartea pe care v-o propunem sunt examinate doar o parte din ele.
Sarcina principal? autorul ?i-a v?zut-o, оns?, оn familiarizarea unui cerc
larg de cititori cu legile de baz? ale geneticii, cu realiz?rile ei cele
mai importante, precum ?i cu cele mai оnsemnate domenii de aplicare a lor.
Оn primele trei capitole am g?sit de cuviin?? s? prezent?m baza teoretica
a acestei ?tiin?e, conducвndu-l pe cititor, оntr-o trecere sumar?, dar
consecvent?, prin labirintul ideilor despre ereditate, оncepвnd cu
antichitatea ?i pвn? оn prezent; s? prezent?m natura material? a acestui
fenomen, precum ?i modul оn care se produce el la nivel molecular-genetic.
Probabil, c? anume aceste capitole se ?i disting printr-o anumit?
dificultate de оn?elegere, dar, dup? cum se ?tie, a se scrie despre lucruri
complicate nu este o treab? u?oar?, iar simplificarea lor pвn? la
primitivizare ar оnsemna, dup? profunda noastr? convingere, s? facem un
prost serviciu cititorului.
Fiecare dintre capitolele urm?toare sunt consacrate prezent?rii
sarcinilor practice ale geneticii оn diferite ramuri ale economiei
na?ionale. Оn acest sene deosebit de larg sunt dezv?luite realiz?rile
geneticii оn agricultur? ?i medicin?. Cele din domeniul pedagogiei ?i
sociologiei - domenii оn care genetica ?i-a g?sit recent aplicare, sunt mai
modeste, ?i ocup? respectiv, un loc mai modest. Partea a doua a c?r?ii e
consacrat? ingineriei genetice. Ce leg?tur? poate exista оntre genetic?,
una dintre cele mai tinere ?tiin?e biologice, ?i inginerie - una dintre
cele mai vechi ?tiin?e tehnice? E adev?rat c? secolul XX, pe m?sura
avвntului s?u tumultuos, genereaz? оn ?tiin?? orient?ri mereu noi,
neobi?nuite la prima vedere, care, pentru a fi realizate, necesit?
antrenarea reprezentan?ilor celor mai diverse specialit??i.
Acest lucru nu e оntвmpl?tor. De cele mai multe ori noile descoperiri se
fac mai ales оn punctele de jonc?iune ale ?tiin?elor, acolo unde
speciali?tii de diverse profiluri parc? se completeaz? reciproc prin ideile
?i concep?iile lor. Tot a?a s-a оntвmplat ?i оn cazul nostru. Biologia
molecular? ?i genetica, folosind pe parcursul cercet?rilor lor nu numai
metodele proprii, ci ?i metodele fizicii, chimiei, matematicii,
ciberneticii ?i celorlalte ?tiin?e, au dat na?tere unei noi ?tiin?e
aplicate - ingineria genetic?.
Оn c?r?ile de specialitate aceast? ?tiin?? are dou? denumiri: ingineria
genetic? ?i ingineria genic?, care, de fapt, sunt sinonime. Sensul lor оns?
nu este absolut identic: cuvвntul «genetic» provine de la «genetic?», pe
cвnd cuvвntul «genic» ?ine de gene. Denumirea «ingineria genetic?» este mai
ampl?, deoarece, conform spuselor academicianului A. A. Baev, cunoscut
cercet?tor оn acest domeniu, ea se ocup? de construirea structurilor
genetice func?ional active, adic? de crearea unor programe genetice
artificiale, iar un оntreg program genetic nu se mai refer? doar la o
simpl? gen?.
Astfel, оns??i denumirea acestei ?tiin?e reflect? con?inutul cercet?rilor
ei. Precum a marcat academicianul N. P. Dubinin, оmbinarea cuvintelor
«genetic?» ?i «inginerie» arat? c?, оn sfвr?it, a оnceput a se realiza
visul savan?ilor, a оnceput timpul cвnd biologul, asemeni f?uritorului de
mijloace tehnice moderne, va putea construi modele biologice, pe care le va
traduce apoi оn via??, creвnd con?tient orice organism viu cu propriet??i
programate anterior.
Ingineria genetic? n-a ap?rut, bineоn?eles, spontan, pe un loc gol.
Na?terea ei a fost determinat? de dezvoltarea impetuoas? a biologiei
moleculare ?i a geneticii, care a оnceput оn a doua jum?tate a secolului
nostru. Apari?ia acestei ?tiin?e se datoreaz? realiz?rilor anterioare ale
biologiei ?i geneticii clasice, temeliile c?rora au fost puse оn prima
jum?tate a secolului XX.
Оn cartea noastr? ne-am propus s? relat?m acele evenimente care au condus
treptat, dar consecvent la constituirea acestei noi ?tiin?e. Vom vorbi
despre realiz?rile practice ale ingineriei genetice оn fitotehnie,
zootehnie ?i оn industria microbiologic?, despre perspectivele pe care le
au protec?ia fondului genetic, genosistematica ?i genetica medical?. Vom
analiza ?i fenomenele controversate, ce ?in de aceste cercet?ri, precum ?i
aspectele lor sociale.
Оn carte se opereaz? оn temei cu adev?ruri general acceptate, dar pe
alocuri ne oprim aten?ia ?i asupra unor aspecte insuficient elaborate, a
c?ror elaborare, оns?, se va realiza оn timpul cel mai apropiat. Aceasta se
refer? la astfel de probleme importante, ca reglarea sexului, clonarea
animalelor ?i a plantelor, prelungirea vвrstei de tinere?e a omului,
descoperirea hipertimpurie a capacit??ilor deosebite la copii ?. a. Credem
c? par?ial faptul este justificat prin interesul pe care-l nutre?te
tineretul contemporan fa?? de aceste probleme, la a c?ror rezolvare el va
participa, f?r? оndoial?, оn mod nemijlocit.
Vom tr?i un sentiment de fireasc? bucurie atunci, cвnd fiecare dintre
cititori va g?si pe parcursul lucr?rii ceva de folos ?i interesant pentru
el.
?i vom fi recunosc?tori pentru orice sugestie, care ni se va face
referitor la carte.
Autorul
I. DIN ISTORIA CONCEP?IILOR DESPRE ERIDITATE
De?i ca ?tiin?? genetica a оnceput a se constitui la r?scrucea secolelor
XIX-XX, fenomenele ereditare au preocupat demult min?ile oamenilor. Din
timpuri str?vechi omul se оntreba: de ce copiii seam?n? sau nu cu p?rin?ii?
Care este mecanismul transmiterii materialului ereditar ?i ce structuri o
оnf?ptuiesc?
Evolu?ia concep?iilor cu privire la ereditate este ea оns??i extrem de
interesant?, de aceea credem c? pentru оnceput este potrivit s? prezentam
unele dintre aceste idei оn succesiunea lor cronologic?.
Оn Egiptul antic slujitorii cultului explicau toate particularit??ile
proprii eredit??ii ?i variabilit??ii cu ajutorul teoriei metapsihozei
(despre str?mutarea sufletelor de la un organism la altul). Ei afirmau pe
aceast? baz? c? toate tr?s?turile ?i оnsu?irile fiin?elor vii depind de
calit??ile sufletului care se instaleaz? оn fiecare dintre ele оn momentul
concep?iei.
?i оn Grecia antic? mul?i filozofi au оncercat s? explice fenomenul
eredit??ii. Astfel, filozoful materialist Democrit este exponentul, unei
оnv???turi, оn multe privin?e naiv?, dar consecvent materialist? despre
ereditate, conform c?reia оn procesul form?rii produselor sexuale toate
componentele corpului secret? particule minuscule, care se concentreaz? оn
s?mвn?? (sperm?) ?i оmpreun? cu aceasta sunt transmise descenden?ilor. Tot
odat?, dup? Democrit, la acest proces de transmitere a tr?s?turilor ?i
оnsu?irilor care le sunt proprii contribuie оn egal? m?sur? tat?l, ?i mama.
Aceast? doctrin? a fost dezvoltat? оn continuare de c?tre Hipocrat (460-375
о. e. n.), fiind denumit? pangenez?.
Оn lucrarea «Despre s?mвn?? ?i despre natura copilului» Hipocrat scria
urm?toarele: «S?mвn?a - atвt cea femeiasc?, cвt ?i cea b?rb?teasc?-provine
de la corpul оntreg, cea provenit? din p?r?ile slabe este slab?, cea
provenit? din p?r?ile puternice-este viguroas?, ?i, de regul?, оn acela?i
mod se repartizeaz? ?i оn copil. ?i dac? dintr-o parte a corpului оn
s?mвn?? se secret? mai multe elemente de la b?rbat decвt de la femeie,
copilul seam?n? mai mult cu tat?l; iar dac? dintr-o parte oarecare se
secret? mai multe elemente de la femei, copilul seam?n? mai mult cu mama.
Nici odat?, оns?, nu se poate оntвmpla ca f?tul s? semene mamei cu toate
p?r?ile corpului, iar cu tat?l s? nu semene deloc sau invers, ori, оn
general, s? nu semene оn nici un fel cu amвndoi, fiindc? s?mвn?a din
corpurile amвndurora se transmite f?tului».
Aristotel (384-322 о. e. n.) s-a pronun?at оmpotriva ipotezelor pe care
se sprijinea pangeneza. El remarca: «Mai оntвi de toate, asem?narea nu
poate servi drept dovad? a secret?rii semin?ei din оntreg corpul, deoarece
asem?n?toare devine ?i vocea, ?i unghiile, ?i p?rul, ?i chiar mi?c?rile,
iar de la toate acestea nu se secret? nimic»
Aristotel, spre deosebire de Hipocrat, afirma totodat? c? fiecare dintre
p?rin?i joac? un rol cu totul diferit la apari?ia descenden?ei: de la mam?
provine numai o materie moart?, pasiv?, incapabil? de a se dezvolta оn mod
independent, оn timp ce tat?l furnizeaz? for?a vital?, care оnsufle?e?te
aceast? materie inactiv? ?i dirijeaz? dezvoltarea organismului. Dup?
Aristotel, for?a vital?, pe care el o denume?te enteslehie, este
imaterial?, indivizibil? ?i reprezint? acel ideal spre care tinde
organismul оn procesul dezvolt?rii sale. Din s?mвn??, conform opiniei lui,
for?a vital? se revars? prin tot organismul, determinвnd toate
particularit??ile specifice ale diferitelor ?esuturi ?i organe din el.
La оnceputul erei noastre Galen (129-199 e. n.), un alt оnv??at grec,
afirma, c? ambii p?rin?i particip? оn egal? m?sur? la transmiterea
tr?s?turilor ?i оnsu?irilor ce le sunt lor proprii copiilor. O dovad? a
acestui fapt o constitui asem?narea copiilor cu ambii p?rin?i, asem?nare ce
se observ? оn majoritatea cazurilor.
Оn perioada Evului Mediu cuno?tin?ele despre ereditate nu s-au dezvoltat.
Toate publica?iile cu acest subiect erau interzise de biseric?, deoarece
concep?iile despre mo?tenirea caracterelor ?i evolu?ia organismelor nu
corespundeau cu principiile ?i ideile ei. Abia оn secolul al XVII-lea se
fac primele descoperiri importante оn domeniul eredit??ii. Este perioada оn
care au fost construite primele microscoape, cu ajutorul c?rora a оnceput
studierea celulelor ?i ?esuturilor organismelor. Savan?ii A. Levenhuc, M.
Malpighi ?i G. Laibni? au descoperit ?i au descris spermatozoizii (celulele
sexuale masculine) la cвteva specii de animale. Ei au fost primii care au
lansat concep?ia cu privire la faptul c? spermatozoizii con?in оn stare
gata preformat?, dar miniatural?, un оntreg embrion ?i, din contra, al?i
biologi erau de p?rerea c? embrionul preformat se afl? оn ovul (celula
sexual? feminin?). A?a a luat na?tere teoria preformist?, conform c?reia
celulele sexuale, atвt cele feminine, cвt ?i cele masculine, con?in
viitoarele organisme оn stare integr?, оn stare preformat?, cu toate
organele ?i ?esuturile оn miniatur?, care mai apoi о?i m?resc, pur ?i
simplu, dimensiunile ?i cap?t? aspectul unui individ matur. Оn acest fel,
preformismul admite numai modific?rile cantitative ale p?r?ilor deja
formate ale organismului ?i le neag? pe cele calitative, ce se produc оn
procesul dezvolt?rii individuale, adic?, de fapt, neag? оns??i dezvoltarea.
O prim? lovitur? important? asupra teoriei preformiste a fost dat? de
c?tre S. F. Wolf, care оn anul 1759 a formulat teoria epigenezei. Conform
acestei teorii, embrionul nu se afl? оn stare format? оn ovul sau
spermatozoid, ce rezult? din ovulul fecundat ca urmare a unei serii оntregi
de transform?ri calitative succesive, care conduc la formarea ?esuturilor
?i organelor.
Cristalizarea unor noi idei despre ereditate a devenit posibil? odat? cu
dezvoltarea teoriei transformiste, care a deschis calea unei fundament?ri
experimentale a unor fenomene biologice. Оn lucrarea sa «Filozofia
zoologic?» savantul francez J. B. Lamark a expus principiile de baz? ale
modific?rii organismelor ?i ale mo?tenirii a?a-numitelor caractere
favorabile. Conform acestor principii, organismele sufer? оn permanen??
schimb?ri ca urmare a ac?iunii factorilor mediului оnconjur?tor Dup? opinia
lui Lamark, influen?a ambian?ei determin? modific?ri adecvate оn interiorul
organismelor, adic? оn acestea se formeaz? caractere ce corespund оntocmai
condi?iilor de via??. Aceste caractere se transmit prin ereditate, sunt
mo?tenite ?i de aceea ele se afl? la baza evolu?iei progresive.
Iat?, de exemplu, cum explic? Lamark lungirea gвtului la giraf?.
Se cunoa?te c? str?mo?ii girafei aveau gвtul scurt. Odat? cu schimbarea
condi?iilor de via??, ei au оncetat treptat s? se mai hr?neasc? cu iarb?
(dat fiind faptul c? aceasta era tot mai greu de g?sit) ?i au оnceput s? se
hr?neasc? cu frunze de copac de pe p?r?ile inferioare ale coroanelor, apoi
?i de pe cele superioare. Pentru aceasta animalele о?i оntindeau gвtul ?i-l
exersau. Opera?ia fiind repetat? de nenum?rate ori, оncetul cu оncetul
lungimea gвtului crescu. Ap?ru astfel un nou caracter, care s-a transmis
prin ereditate genera?iilor ulterioare. Exerci?iul impus de condi?iile de
via?? continu? ?i оn final apar girafele contemporane, animale care au cel
mai lung gвt.
E simplu, nu? Оn aparen??-da, оn realitate, оns?, unei astfel de
explica?ii a eredit??ii оi scap mecanismele propriu-zise ale procesului de
mo?tenire a caracterelor dobвndite. S? zicem, c? animalele mature au
dobвndit un caracter nou – gвtul lung. Informa?ia cu privire la acest
caracter dobвndit (nu mo?tenit) trebuie s? se transmit? оntr-un mod
oarecare оn celulele sexuale, deoarece numai prin acestea ea poate deveni
un bun al urm?toarelor genera?ii ale organismului dat. Care, оns?, e
modalitatea de transmitere a acestei informa?ii? Nici Lamark ?i nici
oricare altul dintre adep?ii teoriei sale n-au oferit explica?ia
mecanismului real al acestei transmiteri.
De men?ionat c? оnc? Jorj de Buffon (1707-1788) constata categoric оn
operele sale: «Cвinii, c?rora li se taie din genera?ie оn genera?ie
urechile ?i cozile, transmit aceste defecte urma?ilor lor». ?arl Bone (1720-
1793), negвnd aceast? afirma?ie, spunea: «Nu este oare destul exemplul
cailor engleze?ti, c?rora li se taie cozile timp de dou? secole ?i care se
nasc cu cozi, pentru a-l combate pe domnul de Buffon ?i a pune la оndoial?
faptul pe care el оl prezint? drept veridic».
Ideea despre mo?tenirea caracterelor dobвndite p?rea atвt de elocvent?,
оncвt timp оndelungat ea a fost considerat? inatacabil?. Оnsu?i cunoscutul
fiziolog I. P. Pavlov a f?cut оncercarea de a explica transformarea
reflexelor condi?ionate (dobвndite, ne ereditare) ?i necondi?ionate
(оnn?scute, mo?tenite) la ?oareci.
Reflexe оnn?scute, sunt de exemplu, primul ?ip?t al copilului imediat
dup? na?tere, obi?nuin?a cucului de a-?i depune ou?le оn cuiburi str?ine ?.
a. Ele nu se formeaz? оn cursul vie?ii, ce se transmit descenden?ilor de la
p?rin?i.
De categoria reflexelor condi?ionate ?ine obi?nuin?a de a lua masa la
anumite ore, fumatul tutunului ?i altele, care nu se transmit prin
ereditate, ce se formeaz? ?i dispar pe parcursul vie?ii individuale.
I. P. Pavlov i-a dat colaboratorului s?u N. P. Studen?ov misiunea s?
studieze posibilitatea transform?rii reflexelor condi?ionate оn
necondi?ionate.
Formarea reflexului condi?ionat consta оn оnv??area ?oarecelui supus
experien?ei s? alerge spre locul de hr?nire la emiterea unui semnal sonor.
Rezultatele experien?ei au ar?tat c? pentru formarea acestui reflex la
prima genera?ie de ?oareci sunt necesare 300 de lec?ii. La genera?ia a doua
- de numai 100 de lec?ii, genera?ia a trei s-a оnv??at dup? 30 de lec?ii, a
patra dup? 10, iar a cincia - dup? 5 lec?ii. Pe baza acestor date Pavlov a
f?cut concluzia, c? peste o perioad? de timp o nou? genera?ie de ?oareci,
la auzul semnalului sonor, va alerga spre locul de hr?nire f?r? lec?ii
prealabile.
Оn leg?tur? cu aceasta un alt savant cu faim? - N. C. Col?ov - i-a f?cut
o vizit? lui I. P. Pavlov special pentru a-l convinge de imposibilitatea
mo?tenirii reflexelor condi?ionate, el fiind de p?rerea, c? «se оnv??au nu
?oarecii, ce experimentatorul, care pвn? la momentul respectiv nu avea
experien?? de lucru cu ?oarecii». Nu este inutil s? amintim, c? artistul de
circ V. Durov, ne оntrecut оn arta dres?rii animalelor, s-a mirat mult,
cвnd a auzit despre cele 300 de lec?ii de оnv??are a ?oarecilor. El avea
nevoie doar de cвteva ore pentru a оnv??a ?oarecii s? execute anumite
procedee. Ca urmare, rezultatele experien?elor lui Studen?ov au fost puse
sub semnul оndoielii ?i dup? cвteva verific?ri оn diferite laboratoare s-a
stabilit definitiv c? ele nu se confirm?. Nu s-au mai confirmat nici оn
laboratorul lui I. P. Pavlov.
Pentru el, experimentator iscusit, aceast? оntвmplare a fost cвt se poate
de ne pl?cut?. La 13 mai 1927 Pavlov scria оn ziarul «Pravda» urm?toarele:
«Experien?ele ini?iale asupra transmiterii prin ereditate reflexelor
condi?ionate la ?oarecii albi, folosindu-se o metodic? оmbun?t??it? ?i
aplicвndu-se un control mai riguros, pвn? оn prezent nu au dat rezultatele
scontate, de aceea nu am motive s? m? consider adept al acestei
transmiteri».
S? ne imagin?m pentru o clip?, c? mo?tenirea caracterelor dobвndite (ne
ereditare) este posibil?. Оn acest caz оn familiile atle?ilor ar trebui s?
se nasc? numai atle?i, la muzicieni - numai muzicieni, iar copiii tuturor
intelectualilor n-ar mai avea nevoie de ?coal? - ar ?ti cu to?ii s? scrie
?i s? citeasc?. Doar toate aceste capacit??i se ob?in оn cursul vie?ii.
Mo?tenirea lor ar fi o performan?? remarcabil?.
S? presupunem, c? avem de rezolvat sarcina ob?inerii unui nou soi de
p?pu?oi, care d? roade bogate chiar ?i pe soluri obi?nuite, f?r? a se
introduce оngr???minte. Nimic mai simplu! Am proceda оn felul urm?tor: pe
parcursul cвtorva genera?ii am trata cu оngr???minte Iotul, pвn? vom ob?ine
roada cea mai bogat? posibil?, iar оn continuare acest caracter dobвndit
(rodnicia оnalt?) se va transmite prin ereditate ?i se va manifesta chiar
?i pe solurile care n-au fost introduse оngr???minte. Dar lucr?torii din
agricultur? ?tiu foarte bine c? atunci cвnd оn sol se introduc
оngr???mintele necesare, se ob?ine o road? bogat? ?i invers. Acela?i adev?r
este valabil ?i referitor la animale. Buna оntre?inere duce la indicatorii
dori?i, iar оntre?inere rea - la indicatorii corespunz?tori.
Faptul ?i-a g?sit o bun? reflectare оn aceste versuri ale lui A. Busuioc:
«Eu nu ?tiu zootehnie,
Dar cunosc un adev?r:
Dac? dai la porc hвrtie,
Nu vezi carne m?i b?die,
Cum nu vezi pe broasc? p?r»
Este cunoscut c? T. D. Lвsenco a experimentat timp de peste 20 de ani,
pentru a putea ob?ine o ras? de vaci cu lapte gras. ?i totul a fost
zadarnic. De?i vi?eii mai multor genera?ii succesive, au fost оntre?inu?i
dup? o diet? special? (erau hr?ni?i cu lapte cu un procent ridicat de
gr?sime), acest caracter nu s-a transmis prin ereditate. Dar s? revenim la
tem?.
Оn anul 1859 marele savant englez Charlz Darwin a dat publicit??ii
lucrarea «Originea speciilor», оn care a expus bazele teoriei
evolu?ioniste. Оn acest context ereditatea a fost acceptat? ca unul din
factorii evolu?iei, de?i ?i pentru Darwin mecanismul eredit??ii, esen?a ei,
au r?mas necunoscute.
Оn vederea explic?rii eredit??ii Darwin a apelat, la concep?ia respectiv?
a lui Hipocrat, a reоnviat-o, aprofundвnd-o, ?i a expus-o ca pe o «ipotez?
provizorie a pangenezei». Darwin era de p?rerea c? toate celulele
organismelor pluricelulare secret? particule foarte mici (corpusculi) pe
care le-a numit gemule. Deplasвndu-se cu u?urin??, aceste gemule se
concentreaz? оn locurile unde are loc formarea produselor sexuale. Оn
procesul dezvolt?rii noului organism gemulele diferitelor celule,
formatoare de produse sexuale, condi?ioneaz? dezvoltarea unor celule
similare celor care le-au generat pe ele.
Tot odat?, Darwin considera, c? celulele modificate produc gemule
modificate, care genereaz? ulterior celule de asemenea modificate,
presupunвnd c? aceast? particularitate a gemulelor reprezint? baza
materiala a mo?tenirii modific?rilor care au loc оn procesul dezvolt?rii
individuale.
Оn acest fel, Darwin accepta ideea materialit??ii ?i segment?rii
(caracterul discret) al eredit??ii ?i considera c? unit??ile materiale ale
eredit??ii - gemulele se deplaseaz? liber prin tot corpul ?i оntr-o anumit?
m?sur? se pot transmite independent una de alta.
Оn prezent teza lui Darwin referitoare la materialitatea ?i caracterul
discret al eredit??ii a c?p?tat o recunoa?tere unanim?, de?i teoria despre
migrarea gemulelor prezint? doar un interes istoric.
Оn 1892 zoologul german August Waisman a emis оn calitate de antitez? a
«ipotezei provizorii a pangenezei» a?a-numita teorie a plasmei germinative
(idioplasma). Waisman considera c? corpul organismelor pluricelulare este
compus din dou? componente diferite sub raport calitativ - soma
(totalitatea celulelor somatice sau corporale, excep?ie f?cвnd cele
sexuale) ?i plasma germinativ?, care condi?ioneaz? ansamblul de оnsu?iri
ereditare ale organismelor ?i care оn cantitate deplin? se con?ine doar оn
celulele sexuale.
Conform teoriei lui Waisman, plasma germinativ? este deosebit de
constant?, fapt care-i asigur? p?strarea оn stare neschimbat? оn decursul
multor mii de genera?ii. Waisman a numit particulele materiale heterogene,
din care este alc?tuit? plasma germinativ?, determinan?i. Determinan?ii au
facultatea de a se multiplica ?i de a forma particule de acela?i fel cu ei.
Plasma germinativ? ?i determinan?ii se afl? оn nucleul ovulului fecundat
(zigotului). Concomitent cu prima diviziune are loc o оmp?r?ire inegal? a
determinan?ilor оn celulele-fiice. Nucleele unor celule о?i men?in оntreaga
plasm? germinativ? f?r? modific?ri, оn cadrul nucleelor altor celule ea se
repartizeaz? оn a?a fel, оncвt, spre sfвr?itul procesului de divizare a
ovulului, оn nucleele acestor celule r?mвne un num?r ne оnsemnat de
determinan?i. Datorit? repartiz?rii inegale a plasmei germinative, оn
embrionul оn dezvoltare se formeaz? dou? tipuri de celule: pe de o parte,
celulele c?ii germinative, din care se formeaz? celule sexuale ?i care
con?in оntreaga garnitur? de determinan?i, iar pe de alta - celulele
somatice, ale c?ror nucleu con?ine un num?r variabil de determinan?i, de
aceea ele pun оnceputul diferitelor ?esuturi din organism.
Conform acestei teorii, plasma germinativ? este un tot ?i se transmite
integral de la o genera?ie la alta. Mai tвrziu, оns?, s-a constatat c?
informa?ia ereditar? este localizat? nu numai оn celulele sexuale, dar ?i
оn cele somatice. Astfel, se cunosc cazuri de dezvoltare a plantelor numai
din celule somatice (ne sexuale).
Оn prezent оmp?r?irea organismului оn dou? p?r?i - som? ?i plasm?
germinativ? - propus? de Waisman, care considera c? ele ar fi diferite prin
ereditate, a fost categoric respins? de genetic?. Оn acest fel, ideile
despre ereditate, оncepвnd cu cele mai vechi timpuri ?i pвn? оn secolul
XIX, s-au dovedit a fi оn bun? parte naive ?i bazate pe intui?ie.
Dezvoltarea оn continuare a teoriei despre ereditate putea fi fructuoas?
doar bazвndu-se pe numeroasele experien?e privind оncruci?area оntre ele a
diferitelor specii de plante ?i animale.
II. LEGILE EREDIT??II
2.1 Descoperirea celulei
Analizвnd opiniile marilor savan?i a dou? epoci оndep?rtate, a
antichit??ii ?i a Rena?terii, оn?elegem c? concep?iile lor asupra esen?ei
eredit??ii con?in acelea?i no?iuni intuitive. Ei оncercau s? оn?eleag? ?i
s? descrie fenomenele pe care le observau, dar pe care nu le puteau dovedi
оn mod experimental. Pentru ca aceste fenomene s? fie dovedite оn mod
experimental, a fost nevoie de mult timp, pe parcursul c?ruia savan?ii au
acumulat cuno?tin?e noi, p?trunzвnd treptat оn microuniversul proceselor ?i
fenomenelor biologice.
Cu peste trei secole оn urm? olandezul Antoni van Levenhuc (1632-1723) оn
timpul liber a оnv??at s? ?lefuiasc? sticla ?i a ob?inut оn acest sens mari
succese. El a izbutit s? observe, privind prin aceste sticle, ni?te obiecte
foarte mici, care erau m?rite de 200 ?i chiar de mai multe ori. Aparatul
s?u Levenhuc l-a numit microscop. Оn compara?ie cu realiz?rile tehnice
moderne microscopul lui Levenhuc era destul de primitiv, dar la sfвr?itul
secolului XVII el a reu?it s? observe cu ajutorul lui lucruri pe care nu le
v?zuse pвn? la el nici un om din lume. Cu ajutorul microscopului s?u el a
descoperit, c? o pic?tur? de ap? con?ine o cantitate enorm? de animale
neobi?nuite, foarte mici, de diferite forme. El a numit aceste fiin?e
bizare «animalcula», ceea ce оnseamn? оn traducere din limba latin?
«animal».
Astfel, un naturalist amator necunoscut a descoperit o lume necunoscut?
pвn? la el. Savan?ii englezi au acordat aten?ie scrisorilor ?i desenelor
microuniversului v?zut de Levenhuc, pe care acesta le-a trimis Societ??ii
regale din Londra, lucru foarte important pentru ?tiin??. Оn anul 1680 el a
fost alese membru-corespondent al acestei societ??i.
Robert Huc (1635-1703), naturalist englez, contemporan lui A. Levenhuc,
f?cea ?i el parte din num?rul celor оnseta?i de cuno?tin?e. Odat? i-a atras
aten?ia un dop de sticl?. El a t?iat o sec?iune foarte sub?ire din dop ?i a
cercetat-o la microscop, r?mвnвnd uluit de descoperirea f?cut?: pe
sec?iunea dopului a observat o structur? ce se asem?na mult cu fagurii de
miere. Huc a numit elementele observate ale sec?iunii sub?iri a dopului
«celula» - celul?.
Mai tвrziu, savan?ii s-au convins cu ajutorul unor microscoape mai
perfecte c? nu numai lemnul stejarului, dar c? ?i celelalte plante sunt
compuse din diferite celule. Cercet?torii au observat оn multe celule cвte
o «insuli??». Оn anul 1831 botanistul englez Robert Brown (1773-1858) a
numit aceast? «insuli??» «nucleus», adic? «nucleu» оn traducere din latin?.
Savantul german Matias ?chleiden (1804-1881), aflвnd despre descoperirea
nucleielor оn celulele vegetale, f?cut? de R. Brown, a emis teoria despre
originea ?esuturilor celulare. Aceast? teorie a produs o deosebit? impresie
asupra lui Teodor Schwan, tвn?r biolog, contemporan lui. Studiind embrionii
?i ?esuturile animalelor, Schwan a descoperit оn ele ni?te forma?iuni care
aminteau celulele vegetale. El a comunicat acest lucru compatriotului s?u
?cleiden. Discutвnd problema structurii celulare a ?esuturilor animale, ,
Schwan ?i ?chleiden se convingeau de adev?rul presupunerilor lor: оn celule
sunt concentrate temeliile vie?ii. Aceast? tez? cunoscut? sub denumirea de
teorie celular? Schleiden-Schwan o con?in majoritatea manualelor de
biologie.
Vom vedea оn continuare, оns?, c? lucrurile nu-s chiar a?a. Structura
?esuturilor organismelor vii a fost studiat? ?i de al?i savan?i, care au
contribuit la formarea teoriei celulare. Unul dintre ace?tia a fost
naturalistul ceh Ian Purchine (1787-1869). Оn anul 1837 Purchine a
prezentat la congresul naturali?tilor ?i medicilor germani un raport, оn
care a enun?at teoria (argumentele оn sus?inerea ei, el le-a prezentat
оnc? оn anul 1825), conform c?reia toate ^ celulele animale ?i vegetale au
nuclee. Astfel cu doi ani : pвn? la apari?ia operei fundamentale a lui
Schwan «Cercet?ri microscopice» (1839), оn care se descria structura
celular? a ?esuturilor plantelor ?i animalelor, Purchine a expus aceia?i
idee.
Pe baza cercet?rilor efectuate mai tвrziu s-a aflat c? nucleul este cea
mai important? parte component? a celulei, centrul ei de comand?. Оn nucleu
sunt concentrate toate dispozi?iile, aici se iau, de fapt, toate deciziile
ce ?in de activitatea vital? a celulei. Este important ?i faptul c?
celulele se deosebesc foarte pu?in оntre ele, iar sistemele lor de
reproduc?ie ?i de conducere s-au dovedit a fi absolut identice.
Toate aceste realiz?ri au fost cu adev?rat epocale, deoarece ele nu au
descoperit numai un microunivers necunoscut ochiului ne оnarmat, ce au
determinat ?i direc?ia unor noi cercet?ri ?tiin?ifice, care ne-au apropiat
de tainele eredit??ii.
2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii
Primele lucr?ri importante de hibridizare a plantelor au fost efectuate
оn a doua jum?tate a secolu-lui XVIII de I. G. K(lreuter, membru al
Academiei din Sanct-Peterburg. K(lreuter a demonstrat definitiv existen?a
la plante a caracterelor de sex, fecunda?ia, precum ?i posibilitatea
ob?inerii hibrizilor interspecifici. Tot K(lreuter a descoperit fenomenul
numit heterozis, care se produce la оncruci?area unor soiuri diferite:
hibrizii din prima genera?ie sunt mai productivi ca formele parentale.
Cultivatorii de plante ?i selec?ionatorii au dat aprecierea cuvenit?
acestor descoperiri remarcabile, aplicвndu-le pe larg оn practica lor. O
aten?ie оnsemnat? au acordat metodelor de hibridizare T. Nait, mul?i ani
pre?edinte al societ??ii pomicultorilor din Londra, M. Sageret, naturalist
?i agronom-savant, membru al societ??ii agricole pariziene ?i al?i savan?i
din Europa. Оns? eroarea de baz?, оn care au c?zut, consta оn faptul c? ei
studiau transmiterea prin ereditate a unui grup оntreg de caractere formate
prin hibridizare ?i ignorau eviden?a cantitativ? a fiec?rui caracter оn
parte la descenden?ii dintr-un ?ir consecutiv de genera?ii. Anume din
aceast? cauz? ei n-au reu?it s? formuleze legile eredit??ii ?i s? explice
mecanismul acestui fenomen biologic.
Onoarea acestor descoperiri apar?ine lui Iohan Gregor Mendel, str?lucit
cercet?tor ceh.
Fiu de ??ran, I. Mendel n-a putut s?-?i termine studiile universitare ?i
din cauza greut??ilor de ordin material a fost nevoit s? se c?lug?reasc?
(c?p?tвnd cu acest prilej un nume nou – Gregor). Concomitent cu predarea
fizici, matematici, ?tiin?elor naturii la ?coala real?, el efectua
experien?e privind оncruci?area unor soiuri diferite de maz?re (comanda la
diferite firme, produc?toare de semin?e, 34 de soiuri de maz?re). Timp de
doi ani Mendel a examinat soiurile ob?inute sub aspectul purit??ii ?i,
numai dup? ce s-a convins c? fiecare soi d? na?tere unei descenden?e
absolut uniforme, a оnceput s? efectueze experien?e pentru cercetarea unor
caractere clar exprimate. Mendel ?i-a ales maz?rea pentru experien?e,
deoarece la aceast? plant? nu are loc polenizarea оncruci?at?: florile de
maz?re sunt bisexuate, adic? dispun ?i de sta-mine, ?i de pistil, al c?rui
stigmat se acoper? de polen оnc? оnainte de оnflorire. Оn acest fel se
produce autopolenizarea plantelor. Pentru ob?inerea hibrizilor de la
diferite soiuri, оns?, este necesar? polenizarea artificial?. Оn acest scop
Mendel alegea momentul cвnd butonul era gata de fecundare, оl deschidea,
оnl?tura una dup? alta toate staminele ?i pres?ra pe stigmatul pistilului
polen de pe alte plante. Mendel aplica aceast? opera?ie la mii de flori.
Erau supuse оncruci??rii artificiale plante prezentвnd caractere diferite:
cu semin?e galbene ?i verzi, netede ?i rugoase, cu flori ro?ii ?i albe. ?i
оn toate experien?ele se ob?ineau rezultate identice - un caracter era de
fiecare dat? mai exprimat decвt cel?lalt (domina). De exemplu, culoarea
galben? a semin?elor domina asupra culorii lor verzi, culoarea ro?ie a
florii – asupra celei albe, suprafa?a neted? a semin?elor – asupra celei
rugoase. Astfel, ca urmare a оncruci??rii plantelor cu semin?e galbene ?i
verzi, оntreaga descenden?? avea semin?ele galbene. Se isc? оntrebarea:
unde a disp?rut culoarea verde? Dar Mendel nu se gr?bea s? trag? concluzii.
Prim?vara urm?toare el introduce semin?ele оn sol ?i nu mai intervine;
plantele ce urmau s? creasc? au fost l?sate s? se autopolenizeze. Spre
sfвr?itul verii strвnge roada ?i o supune analizelor. El a observat ceva
interesant. ?i anume: dac? la prima genera?ie toate semin?ele erau la fel
?i mo?teneau doar caracterul dominant (culoarea galben?), la cele din
genera?ia a doua, pe lвng? caracterul dominant, ap?ru un altul (culoarea
verde), pe care l-a numit caracter recesiv. Faptul l-a condus pe Mendel la
concluzia c? culoarea verde a semin?elor primei genera?ii nu disp?ruse cu
totul, ce оntr-o form? atenuat?, ascuns?, s-a p?strat. ?i aceea ce era
deosebit de interesant, оntre caracterul dominant ?i cel recesiv se
constata o corela?ie cвt se poate de riguroas?. Astfel, dintr-un num?r de
8023 de semin?e 6022 erau dominantele galbene, iar 2001 – recesivele verzi.
Acest raport s-a dovedit a fi egal cu 3,01:1. Оntre cele 7324 semin?e din
genera?ia a doua 5474 erau netede ?i 1850 rugoase. Оn acest caz raportul s-
a dovedit a fi egal cu 2,96:1. Acela?i lucru s-a constatat ?i оn cazul
celorlalte perechi de caractere contrastante. Оn genera?ia a doua are loc
segregarea caracterelor оn a?a fel, оncвt un caracter recesiv revine la
trei caractere dominante. Este descoperit?, deci, o foarte important?
legitate! Dar pe Mendel оl intereseaz? modul оn care se vor manifesta
aceste caractere la urm?toarea, cea de-a treia genera?ie. ?i din nou ob?ine
rezultate nea?teptate: оn cazul autopoleniz?rii plantelor cu caractere
recesive fenomenul segreg?rii lipse?te, оntreaga descenden?? este omogen?.
Оn schimb, plantele cu caractere dominante se manifest? оn mod diferit: o
treime din ele nu segreg? оn continuare; la celelalte dou? se produce
segregarea caracterelor dominante ?i recesive оntr-un raport de 3 la 1!
Plantele care in genera?iile urm?toare о?i p?streaz? neschimbate
caracterele au fost numite homozigote (omogene), iar plantele la care avea
loc segregarea caracterelor au fost numite heterozigote (heterogene) sau
hibride.
Reie?ind din experien?ele efectuate, Mendel a formulat dou? reguli:
regula domin?rii, denumit? ulterior prima lege a lui Mendel, sau legea
uniformit??ii hibrizilor din prima genera?ie; ?i cea de-a doua – regula
segreg?rii sau a doua lege a lui Mendel. Ea se bazeaz? pe faptul c? оntr-o
descenden?? de plante hibride, pe lвng? caractere dominante, apar ?i
caractere recesive, reprimate оn prima genera?ie. Este cunoscut? ?i legea a
treia a lui Mendel – legea purit??ii game?ilor sau legea reparti?iei
independente a factorilor ereditari. Aceast? lege se manifest? оn cazurile
оn care formele parentale alese pentru оncruci?are se deosebesc оntre ele
dup? cвteva perechi de caractere contrastante.
Оn acest fel Mendel a fost primul care a reu?it s? stabileasc?
raporturile cantitative ?i legile de manifestare a eredit??ii. Cu ajutorul
acestor legi el a putut s? demonstreze de ce caracterele ereditare se
comport? anume оntr-un fel ?i nu оn altul.
Mendel a f?cut presupunerea, c? factorii ereditari (genele) formeaz?
perechi ?i constau din dou? subunit??i, cunoscute оn prezent sub numele de
alele. Оn procesul form?rii celulelor sexuale (proces, numit gametogenez?)
genele alele nimeresc оn game?i diferi?i, iar оn procesul fecunda?iei se
unesc iar??i оn perechi.
Folosind diferite semne conven?ionale, Mendel a prezentat оn felul
urm?tor procesul de combinare a alelelor ?i, prin urmare, a caracterelor.
Formele parentale el le-a оnsemnat prin P (de la latinescul parenta –
p?rin?i), forma matern? – prin semnul ?, care la grecii antici simboliza
oglinda Venerei, iar forma patern? prin semnul ? , care semnifica scutul ?i
suli?a zeului Marte. Alelele dominante au fost оnsemnate cu majuscule, iar
cele recesive - cu litere mic. Semnul X urma s? simbolizeze procesul
оncruci??rii formelor parentale, F1 ?i F2 – prima ?i a doua genera?ie (F –
de la latinescul filii – copii).
S? examin?m cazul, cвnd pentru оncruci?are, оn calitate de forma matern?
a fost folosit? maz?re cu flori ro?ii, iar оn calitate de forma patern?-
maz?re cu flori albe. Dat fiind faptul c? formele parentale sunt uniforme
(homozigote), ele se оnseamn? prin urm?toarele perechi de alele: AA –
pentru forma matern? (culoarea ro?ie a florilor) ?i aa pentru forma patern?
(culoarea alb? a florilor).
Оn procesul form?rii game?ilor (celulelor sexuale) fiecare dintre aceste
alele se integreaz? lor. Оn timpul fecund?rii game?ii masculi
(spermatozoizii) se unesc cu game?ii femeli (ovulele) ?i produc zigo?i
(ovule fecundate), ce con?in o alel? dominant? provenit? de la forma
matern? ?i una recesiv?, provenit? de la forma patern?. Оn acest fel,
formula lor genetic? va fi Aa.
Dar оn virtutea faptului c? alela A reprim? complect ac?iunea alelei a,
оn descenden?? se manifest? caracterul unuia dintre p?rin?i ?i anume
culoarea ro?ie a florilor, care o domin? pe cea alb?. Anume prin aceasta se
explic? uniformitatea hibrizilor din prima genera?ie.
Iar acum s? urm?rim оn ce mod se combin? alelele ?i caracterele la
plantele hibride din a doua genera?ie.
Оn procesul gametogenezei la hibrizi genele alele se localizeaz? iar??i
оn game?i. La rвndul lor, diferi?i game?i оn timpul fecund?rii se combin?
cu o probabilitate egal? ?i formeaz? patru tipuri de zigo?i. 'Trei din ei
con?ii alele dominante, dezvoltвndu-se оn plante cu flori ro?ii, cel de-al
patrulea con?ine numai alele recesive ?i se. dezvolt? оn planta cu flori
albe. Iat? ?i explica?ia segreg?rii оn raport de 3 la plantelor cu flori
dup? fenotipul-culoare. Este de asemenea limpede c? unul dintre zigo?i
con?ine ambele alele dominante (AA), doi-cвte una dominant? ?i cвte una
recesiv? (Aa), iar ultimul – ambele recesive (aa). De aici reiese c?
segregarea dup? genotip este egal? cu 1:2:1.
Ce se are оn vedere prin no?iunea de fenotip ?i genotip? Prin fenotip se
оn?elege totalitatea caracterelor ?i оnsu?irilor vizibile ale unui
organism, iar prin genotip - totalitatea оnsu?irilor sale ereditare, a
genelor care determin? modul de dezvoltare a acestor caractere ?i оnsu?iri.
Cu alte cuvinte, genotipul reprezint? identitatea (localizat? оn gene) a
organismului.
Dup? un princpiu analogic are loc combinarea alelelor ?i оn cazul cвnd
formele parentale se deosebesc prin mai multe perechi de caractere. S?
analiz?m cazul cвnd Mendel a luat pentru оncruci?are maz?rea cu culoarea
galben? ?i suprafa?a neted? a semin?elor (AABB) ?i maz?rea cu culoarea
verde ?i suprafa?a rugoas? a lor (aabb). Оn procesul gametogenezei la
ambele forme parentale оn game?i se instaleaz? cвte o alel? de la fiecare
pereche de gene.
Оn rezultatul fecund?rii se formeaz? plante hibride cu genotipul
heterozigotat dup? ambele perechi de alele (AaBb) ?i fenotipul de culoare
galben? ?i suprafa?a neted? a boabelor. Deci, ?i de data aceasta se observ?
aceea?i uniformitate a hibrizilor ca ?i оn cazul monohibrid?rii.
Plantele hibride din prima genera?ie prin combinarea liber? ?i
independent? a alelelor formeaz? cвte patru tipuri de game?i, care,
contopindu-se оntre ei, dau na?tere la 16 tipuri de zigo?i diferi?i. 9
dintre ei con?in оn genotipul lor alelele dominante ale ambelor perechi de
gene (A-B-). De aceea dup? fenotip boabele vor fi galbene ?i netede. Trei
zigo?i con?in alele dominante de la prima pereche de gene ?i alele recesive
de la a doua pereche (A-bb).Dup? fenotip aceste boabe vor fi galbene ?i
rugoase. Al?i trei zigo?i, din contra, con?in оn genotip alelele recesive
ale primei perechi de gene ?i pe cele dominante de la a doua pereche (aa B-
). Fenotipul semin?elor va fi verde ?i neted. Оn sfвr?it, unul din 16
zigo?i con?ine оn genotipul s?u numai alelele recesive ale ambelor perechi
de gene (aabb). Aceste boabe sunt verzi ?i rugoase.
A?a dar, оn cazul оncruci??rii plantelor ce se deosebesc dup? dou?
perechi de caractere segregarea lor оn genera?ia a doua are loc оn raport
de 9:3:3:1.
Anume acest rezultat al segreg?rii i-a permis lui Mendel s? conchid? c?
factorii ereditari nu se contopesc ?i nu dispar, ce о?i p?streaz?
caracterul discret ?i se combin? liber cu o probabilitate egal?, iar
fiecare-pereche de caractere se transmite independent una de alta de la o
genera?ie la alta.
Оn acest fel Mendel nu numai c? a fost primul care a descoperit
principalele legit??i dup? care are loc mo?tenirea caracterelor, dar a
reu?it intuitiv, f?r? s? dispun? de nici un fel de date despre natura
factorilor ereditari, s? le dea o explica?ie. Оn aceasta ?i constat
genialitatea sa. Aceste descoperiri au acoperit de glorie numele lui
Mendel, dar faptul s-a produs abia dup? moartea sa.
Rezultatele experien?elor sale, verificate ?i iar??i verificate, Mendel
le-a prezentat оn martie 1865 la ?edin?a societ??ii naturali?tilor la
Briunn (denumirea german? a ora?ului Brno). ?i-a оntitulat expunerea
simplu: «Experien?e asupra hibrizilor vegetali», dar n-a fost оn?eles de
audien?? – nu i s-a pus nici o оntrebare. Aceast? lips? de оn?elegere nu
avea nimic surprinz?tor: el vorbea despre fenomenele ereditare оn cu totul
al?i termini decвt se obi?nuia s? se fac? la acel moment. Оn afar? de
aceasta, el a apelat pe larg la serviciile matematici, lucru de asemenea
f?r? precedent.
Оn 1866 expunerea lui Mendel a fost publicat? оn «Buletinul societ??ii
naturali?tilor din Briunn», care s-a expediat la 120 de biblioteci din
diferite ??ri ale Europei. Dar pesta tot lucrarea a оntвmpinat lipsa de
оn?elegere a contemporanilor. Vestitul Carl fon N(geli, profesor de
botanic? la Universitatea din Miunhen, a apreciat lucrarea ca fiind «un fel
de vinegret? - un amestec de botanic? cu algebr?», considerвnd, оns?, c?-?i
poate permite s?-l sf?tuiasc? pe Mendel s? verifice concluziile sale pe
al?i subiec?i, de exemplu, pe vulturici. Acesta s-a dovedit a fi un prost
serviciu, care a avut urm?ri nefaste. Florile vulturicilor sunt mici ?i (ca
?i alte compozite) formeaz? adesea semin?e f?r? a avea nevoie de
polenizare. De aceea experien?ele efectuate pe vulturici, pentru care
perseverentul Mendel a cheltuit cв?iva ani, au dat rezultate atenuate ?i l-
au f?cut chiar s? se оndoiasc? de juste?a descoperirii sale. A?a a ?i
murit, f?r? ca meritele s?-i fie recunoscute.
Оn anul 1900 оn «Anale ale societ??ii germane de botanic?» au fost
publicate lucr?ri, apar?inвnd lui Hugo de Vries din Olanda, Carl Correns
din Germania ?i Eric Tschermak din Austria ?i care con?ineau rezultate
uimitor de asem?n?toare cu cele din lucrarea lui Mendel scris? cu 35 de ani
mai оnainte. Fiecare dintre ace?ti autori remarca cu regret faptul c? luase
cuno?tin?? de lucrarea lui Mendel abia dup? ce ?i-a оncheiat experien?ele.
Anul 1900, anul redescoperirii legilor lui Mendel, a devenit ?i anul de
na?tere a unei noi ?tiin?e – a geneticii. Din acest moment v?d оncontinuu
lumina tiparului numeroase lucr?ri ale multor savan?i din diferite ??ri,
care vin s? confirme ideile lui Mendel despre factorii ereditari materiali.
Mendelismul a devenit fundamentul geneticii contemporane. Iat? cum
apreciaz? munca lui Mendel cunoscutul geneticiian T. G. Morgan: «Оn cei
zece ani cвt a lucrat cu plantele sale оn gr?dina m?n?stireasc? G. Mendel a
f?cut cea mai mare descoperire dintre toate cвte au fost f?cute оn biologie
оn ultimii cinci sute de ani».
2.3 Bazele citologice ale eredit??ii
Cine nu a fost surprins de diversitatea organismelor vii din natur?! ?i
оntr-adev?r, reprezentan?ii lumii microorganismelor, ai plantelor ?i ai
animalelor par la prima vedere lipsi?i de vre-o asem?nare оntre ei.
Studiindu-se, оns?, structura intern? a organismelor, se descoper? dovezi
concludente ale similitudinilor existente оntre acele elemente vitale
minuscule din care se compun organele ?i ?esuturile lor. Astfel de
particule vitale elementare sunt celulele. Num?rul de celule, care
constituie corpul plantelor ?i animalelor superioare, este enorm. Astfel,
spre exemplu, оn corpul uman se con?in aproximativ 5-1014 celule. ?i ele
toate provin din divizarea consecutiv? a unei singure celule – a ovulului
fecundat.
De?i num?rul de celule rezultate este mare, num?rul de diviz?ri necesare
form?rii lor este relativ mic – aceasta оn virtutea faptului c? оn urma
fiec?reia dintre diviz?rile ulterioare num?rul general de celule din
organismul оn cre?tere se m?re?te de dou? ori оn raport cu num?rul existent
la divizarea precedent?. S? explic?m, apelвnd la tabla de ?ah.
Conform unei legende, оmp?ratul indian ne nume Sheram, care a tr?it cu o
mie cinci sute de ani оn urm?, ?i care nu prea manifesta pricepere оn
cвrmuirea ??rii, a dus-o repede la ruin?. Atunci оn?eleptul Sessa a compus
jocul de ?ah, оn care regele – figura cea mai important? – nu putea s?
realizeze nimic f?r? ajutorul acordat de alte figuri. Lec?ia jocului de ?ah
a produs o mare impresie asupra regelui ?i i-a promis lui Sessa s?-l
r?spl?teasc? cu tot ce numai va dori. Sessa a cerut s?-i fie pus? pe primul
p?trat al tablei de ?ah un gr?unte, iar pe fiecare din cele 64 – de dou?
ori mai mult decвt pe cel precedent. Regele a c?zut repede de acord,
bucurвndu-se de faptul c? s-a achitat , atвt de ieftin cu оn?eleptul. Din
hambare a оnceput s? se aduc? grвu. Dar foarte curвnd a devenit limpede c?
condi?ia lui Sessa este irealizabil?: pentru strвngerea unei astfel de
cantit??i de grвu ar fi necesar s? se semene ?i s? se recolteze de opt ori
оntreaga suprafa?? a globului p?mвntesc.
Indiferent de faptul dac? fac parte dintr-un organism multicelular sau
reprezint? ni?te vie?uitoare unicelulare de tipul protozoarelor, toate
celulele vii – au o structur? similar? ?i destul de complicat?. Ele sunt
compuse din membran?, citoplasm?, nucleu ?i din alte componente structurale
(fig. 3-4), care оndeplinesc diferite func?ii.
Оn via?a celulelor un rol excep?ional de mare оl joac? nucleul. Celulele
lipsite de nucleu nu se pot divide ?i mor.
Fig. 3. Schema structurii celulei dup? datele microscopiei electronice
Fig. 4. Schema combinat? a structurii celuleeucariotice cc?zut? la
microscoppul electronic (sec?iune transversal?)
a) selula animal?; b) celula vagetal?
1– nucleu cu cromatin? ?i nucleoli; 2 – mimbran? plasmatic?; 3 –
membran? celular?; 4 – plasmodesm?; 5 – reticul endoplasmatic
granulat; 6 – reticul neted; 7 – vacuol? pinocitotic?; 8 – apartul
Golgi; 9 – lizozomi; 10 – incluziunni de gr?simi оn reticulul neted; 11
– centriol? cu microtuburile centrosferei; 12 – mitocondrii; 13 –
poliribozomi ai hialoplasmei; 14 – vacuuuol? central?; 15 – cloroplast.
Principalele elemente ale nucleului celular sunt forma?iile, de obicei
filiforme, de dimensiuni microscopice, care pentru capacitatea lor de a se
colora intens au fost denumite cromozomi (corpuri ce se pot colora). La
organismele de diferite specii num?rul de cromozomi variaz? оn limite mari:
la maz?re exist? 14, la p?pu?oi – 20, la ?oareci – 40, la om – 46, la
cimpanzeu – 48 ?. a. m. d. Оn schimb, la reprezentan?ii uneia ?i aceleia?i
specii num?rul de cromozomi r?mвne constant. Celulele noi iau оntotdeauna
fiin?? din cele existente pe calea diviz?rii acestora din urm?. Un moment
deosebit de important оn procesul diviz?rii celulelor оl reprezint?
dublarea num?rului de cromozomi, care precede migr?rii lor оn celulele-
fiice.
Оnainte de divizarea celulei, fiecare cromozom se dubleaz?, formвnd
cromozomi identici cu el. Оn momentul оn care celula matern? se divide оn
dou? celule-fiice cromozomii pari se оndep?rteaz? unul de altul ?i migreaz?
оn celule diferite. Оn consecin??, celulele fiice primesc cromozomi de
acela?i fel ca ?i cromozomii din celula matern?. Dup? distribuirea
cromozomilor оn celulele fiice are loc ?i procesul de repartizare a
citoplasmei din celula matern?. Acest tip de diviziune a celulei a fost
numit mitoz?. Celulele formate cu ajutorul mitozei au aceea?i garnitur?
cromosomal?. Оnmul?irea celulelor cu ajutorul mitozei asigur? cre?terea
organismului.
Pe lвng? mitoz?, este cunoscut ?i un alt tip de diviziune a celulelor
numit? diviziune reduc?ional? sau meioz?. Ea se produce оn ?esuturile
generat | |
