Themele të biologjisë evolutive (1) – Tjetërsimet e materialit gjenetik

Themele të biologjisë evolutive

Në Biologji s’ka kuptim asgjë, nëse nuk shihet nën dritën e evolucionit.

Theodosius Dobzhansky, mars 1973

Progreset e biologjisë molekulare dhe të biokimisë në dhjetëvjeçarët e fundit kanë konfirmuar thënien e Dobzhansky-t. Ngjashmëria e madhe e rrugëve metabolike dhe sekuencave gjenetike mes phyla-ve është në favor të hipotezës se organizmat aktualë janë trashëgimtarë të një paraardhësi të përbashkët, të përftuar nëpërmjet një serie ndryshimesh të vogla (mutacionet), çdonjëra prej të cilave i jep një avantazh selektiv organizmave në ambiente të veçanta.

Ndryshimet (tjetërsimet) në udhëzimet trashëguese qëndrojnë në bazë të evolucionit

Pavarësisht besnikërisë pothuajse perfekte të procesit të replikimit të ADN-së, gjatë tij kryhen edhe gabime (edhe pse jo shumë të shpeshtë) që provokojnë ndryshime të sekuencës nukleotidike të ADN-së, duke gjeneruar mutacione gjenetike dhe modifikime të udhëzimeve për sintezën e përbërjeve qelizore (proteinave).

Një dëmtim i çfarëdoshëm në një nga vargjet e ADN-së, nëse nuk riparohet siç duhet, shpie në të njëjtin efekt. Mutacione të ADN-së të trashëgueshme ndaj pasardhësve, pra mutacione të pranishme në qelizat riprodhuese, që mund të jenë të dëmshme dhe letale (vdekjeprurëse) për organizmin e ri ose për qelizën e re.

Për shembull, mutacionet mund të provokojnë sintetizimin (prodhimn) e një enzime difektoz, që nuk është më në gjendje të katalizojë një reaksion metabolik thelbësor për qelizën apo organizmin.

Por, rastësisht, ndodhin edhe mutacione që përmirësojnë karakteristikat e organizmit apo të qelizës. Enzima e ndryshuar mund të ketë përftuar një specificitet lehtësisht të ndryshëm, që e bën atë të aftë të përdori një përbërje që më parë nuk e përdorte dot (nuk e metabolizonte dot). Nëse një popullatë qelizash ndodhet, për shkaqe të ndryshme, në një ambient ku ajo përbërje është e vetmja apo gjendet më me shumicë  se të tjera, për nevoja ushqyese, qelizat e ndryshuara do të kenë një avantazh selektiv përkundrejt qelizave që nuk e kanë pësuar muacionin (wild type – tipi i egër). Qeliza e ndryshuar dhe pasardhësit e saj do të mbijetonin (më) mirë në ambientin e ri; ndërsa qelizat e tipit të egër nuk do të kishin me çfarë të ushqeheshin ndaj do të vdisnin. Kjo është ajo çka Darvini donte të thoshte me “mbijetesa e më të mirit nën presionin selektiv”: procesi i seleksionit natyror.

Formimi i llojeve të reja nëpërmejt tjetërsimit të materialit gjenetik

Formimi i llojeve të reja nëpërmejt tjetërsimit të materialit gjenetik

Ndonjëherë, në setin (kompletin) gjenetik të një qelize (apo organizmi) futet një kopje (tjetër) gjeni në një kromozom, si rezultat i replikimit difektoz të kromozomit. Kopja e dytë është e tepërt dhe mutacionet që ndodhin mbi të nuk kanë efekte shkatërruese, apo dëmtuese. Por, (kopja e dytë) kthehet në një mjet nëpërmjet të cilit qeliza mund të evoluojë, duke prodhuar përveç gjenit origjinal një gjen me një funksion të ri.

Parë në këtë aspekt, molekulat e ADN-së të organizmave aktualë janë dokumente që sjellin të gdhendur rrugëtimin e gjatë të historisë evolutive, që nga qelizat e para e deri tek organizmat e sotëm. Por, ende, nuk dimë gjithçka mbi ADN-në. Në evoluim e sipër shumë mutacione mund të jenë fshirë ose modifikuar. Gjithsesi, nuk ka dyshime se, ADN-ja mbetet burimi më i mirë që kemi në dispozicion për të shkruar historinë e gjatë të biologjisë.

Frekuenca e gabimeve në dyfishimin e ADN-së përfaqëson një kompromis mes një numri tepër të madh gabimesh që do të prodhonte qeliza bija jo të shëndetshme, dhe një numri tepër të vogël gabimesh që nuk do të mundësonte atë variacion gjenetik që lejon mbijetesën e qelizave të ndryshuara në ambiente të reja.

Miliona vite seleksioni përshtatës i kanë perfeksionuar sistemet qelizore, për të përftuar avantazhin maksimal nga vetitë kimike e fizike të materialit bruto të gjendshëm në ambient për nevoja ushqyese.

Variacionet gjenetike të rastësishme të  individëve të një popullate, së bashku me selsksionin natyror, kanë sjellë gjatë rrugëtimit të evolucionit në shfaqjen e  një  larmishmërie organizmash, çdonjëri i aftë për të jetuar në një ambient të veçantë.

Rinstinkt, Mars 2013

—————————————————————

Sinteza moderne kombinon teorinë e Darvinit me gjenetikën

Sinteza moderne kombinon teorinë e Darvinit me gjenetikën.

Një nga premisat mbi të cilën Darvini bazoi teorinë e tij të evolucionit sipas seleksionim natyror ishte ajo që individët i transmetojnë traktet, tiparet, karakteret tek brezi i ardhshëm. Gjithsesi, Darvini nuk arriti të shpjegonte se si kjo mund të ndodhte ose pse individët ndryshojnë (janë te ndryshëm) brenda një popullate. Edhe pse Darvini ishte një bashkëkohës i Gregor Mendelit, i cili zbuloi modelet(skemat) bazë të trashëgimisë, ai nuk e kishte përvetësuar punën e Mendelit, e cila nuk u njoh nga komuniteti shkencor deri ne pjesën e parë të shekullit të 20-të.

Me fillimin e viteve ’30 dhe ’40 te shek. 20-të, biologët hasën në një kapërcim intelektual kur kombinuan principet Mendeliane të trashëgimisë me teorinë e Darvinit mbi seleksionin natyror. Rezultati ishte një shpjegim i unifikuar i evolucionit, i njohur si sinteza moderne, ose si teoria sintetike e evolucionit. Në këtë kontekst, “sinteza” i referohet kombinimit të pjesëve të ndryshme të teorive për të formuar një të unifikuar. Disa nga themeluesit e “sintezës moderne” ishin gjenetistët amerikanë Theodosius Dobzhansky, gjenetisti dhe statisticieni Ronald Fisher, gjenetisti britanik J.B.S. Haldane, biologu britanik Julian Huxley, bilogu amerikan Ernst Mayr, paleontologu amerikan George Gaylord Simpson, botanisti amerikan G.Leyard Stebins dhe gjenetisti amerikan Sewell Wright.

Sot, “sinteza moderne” trupëzon njohuritë tona ne rritje mbi gjenetikën, sistematikën, paleontologjinë, biologjinë zhvillimore, sjelljen dhe ekologjinë. Ajo shpjegon vëzhgimet e Darvinit mbi variacionin e pasardhësve në terma mutacionesh ose ndryshimesh në ADN, si zëvendësimet e nukleotideve. Mutacionet sigurojnë ndryshueshmërinë gjenetike mbi të cilën vepron seleksioni natyror, gjatë evolucionit. “Sinteza moderne”, e cila vë në dukje gjenetikën e popullatave si thelbin e evolucionit, i ka duruar mirë kritikat që kur u zhvillua. Ka dominuar të menduarit dhe kërkimin e biologëve që punojnë në shumë fusha, dhe ka rezultuar në akumulimin e shumë zbulimeve që konfirmojnë evolucionin sipas seleksionit natyror.

Pjesa më e madhe e biologëve jo vetëm që i pranon principet bazë të “sintezës moderne” por përpiqet edhe të kuptojë më mirë proceset rastësore të evolucionit. Për shembull, cili është roli i shansit në evolucion? Sa shpejt evoluojnë speciet? Këto dhe të tjera pyetje lindën pjesërisht nga një rivlerësim i të dhënave fosile dhe pjesërisht nga zbulimet e aspekteve molekulare të trashëgimisë. Këto analiza kritike janë një pjesë integrale e procesit shkencor sepse stimulojnë vëzhgimin dhe eksperimentimin shtesë pa përjashtuar riekzaminimin e  provave të mëparshme. Shkenca është një proces i vazhdueshëm, dhe informacioni që do të përftohet në të ardhmen mund të kërkojë modifikimin e disa pjesëve të caktuara të “sintezës moderne”.