Көне генетикалық теория: Араласу мұрагерлігі

Кіріспе

Ескірген генетика теориясы

Аралас мұрагерлік – 19 ғасырдан бастап биологияда қолданылған ескірген теория. Теория бойынша, ұрпақ ата-аналарының сол қасиеттің мәнінің орташасын мұраға алады. Мысалы, бір түрдің қызыл гүлін сол түрдің ақ гүлімен будандастырса, қызғылт гүлді ұрпақ пайда болады. Чарльз Дарвиннің пагенез арқылы мұрагерлік теориясы, дене мүшелерінің әрқайсысы жұмыртқа немесе сперматозоидқа үлес қосады деп болжайды, бұл аралас мұрагерлікке ұштасады. Оның осы механизмге сенуі Флиминг Дженкинге Дарвиннің табиғи іріктеу теориясына шабуыл жасауға мүмкіндік берді, себебі аралас мұрагерлік кез келген жаңа пайдалы қасиетті іріктеу әрекет етуге үлкермес бұрын орташалап жіберуі мүмкін. Аралас мұрагерлік 1900 жылдан кейін заманауи генетиканың дамуымен бірге бөлшекті мұрагерлік қабылданғаннан кейін тоқтатылды.

Дарвиннің пангенезі

Чарльз Дарвин эволюция теориясын табиғи іріктеу арқылы геологиядағы біркелкі процестерді түсіну негізінде, популяция ішіндегі тұқым қуалайтын өзгеріске өте ұзақ уақыт бойы әсер ете отырып дамытты. Олардың бірі – Томас Мальтустың көрсеткеніндей, ресурстар үшін бәсекелестік, ол тіршілікке бейімделу және көбейу үшін күреске алып келді. Кейбір жеке тұлғалар кездейсоқ түрде олардың ұрпақтарын көбейтуге мүмкіндік беретін белгілерге ие болғандықтан, олардың белгілері популяцияда көбейе түсетін еді. Дарвин өзгергіштік пайда болатынын және жануарлар мен өсімдіктерді селекциялау арқылы жасанды іріктеу өзгерістерге себеп болатынын көрсету үшін көптеген дәлелдер жинады. Бұл мұрагерлік механизмінің сенімді болуын қажет етті. Пангенез – Дарвиннің осындай мұрагерлік механизмін ұсынуға жасаған әрекеті еді. Ата-ананың денесінің әр бөлігі дене арқылы миграцияланып, ата-ананың гаметаларына – жұмыртқаларына немесе сперматозоидтарына үлес қосатын гемула деп аталатын ұсақ бөлшектерді шығарады деген идея болды. Бұл теория интуитивті түрде тартымды болды, себебі дененің барлық бөліктерінің ерекшеліктері, мысалы, мұрынның пішіні, иықтың ені және аяқтың ұзындығы әкеден де, анадан да мұраға көшеді. Дегенмен, оның бірнеше кемшіліктері болды. Біріншіден, көптеген қасиеттер адамның өмірінде өзгеруі мүмкін және қоршаған ортаның әсеріне ұшырайды: ұсталар жұмысы кезінде мықты қол бұлшық еттерін дамыта алады, сондықтан осы бұлшық еттерден шыққан гемулалар осы алынған қасиеттерді алып жүруі керек. Бұл Ламарк мұрагерлігінің алынған қасиеттерін білдіреді. Екіншіден, ұрықтану кезінде екі гамета араласып кетеді деген факті, аралас мұрагерлікке алып келеді, яғни ұрпақ ата-ананың барлық қасиеттерінің аралық мәніне ие болады. Бұл мұрагерлік туралы байқалған фактілерге тікелей қайшы келеді, ең бастысы балалар әдетте ер немесе әйел болады, бірақ екеуі де емес, және гүлдің түсі сияқты белгілер кейінгі ұрпақта қайта пайда болады, тіпті екі сортты будандастырғанда олар жоғалып кеткендей көрінсе де. Дарвин осы екі қарсылықты да білді, сондықтан жеке хаттарында көрсетілгендей, аралас мұрагерлікке күмәнданды. 1857 жылдың 12 қарашасында Т. Гакслиге жазған хатында Дарвин былай деп жазды: svg Igishushanyo mbonera cy'umurage w'ihuriro kizana igishushanyo mbonera cya buri cyerekezo, nk'uko injeniyeri Fleeming Jenkin yabigaragaje, iyo ihuriro ryaba ari uburyo bw'irondoka, табиғи іріктеу мүмкін емес. Сонымен қатар, аралас мұрагерлік Дарвиннің табиғи іріктеу арқылы эволюция теориясымен үйлеспейтіні анық болды. Инженер Флеминг Дженкин бұл әдісті 1867 жылы Дарвиннің «Түрлердің пайда болуы» еңбегін қарастыруда табиғи іріктеуге қарсы шабуыл жасау үшін пайдаланды. Дженкиннің пікірінше, егер мұрагерлік араласу арқылы болса, онда ұрпақ бойында пайда болатын кез келген пайдалы қасиет табиғи іріктеудің әрекет етуге уақыты жетпей тұрып «араласып» кететін еді. 1892 жылы Август Вейсман мұрагерлік материал туралы идеяны ұсынды, оны ол жыныс бездеріне ғана шектелген және дененің қалған бөлігінен тәуелсіз (сома) тұқым қуалайтын плазма деп атады. Вейсманның пікірінше, ұрықтық плазма дене құрайды, бірақ дене табиғи іріктеу арқылы жанама түрде болмаса, ұрықтық плазмаға әсер етпейді. Бұл Дарвиннің пангенез теориясына да, Ламарк мұрагерлік теориясына да қайшы келеді. Мендельдің жұмысы 1900 жылы генетик Хьюго де Врис және басқалар қайтадан тапты, көп ұзамай сол жылы Уильям Бейтсонның эксперименттерімен расталды. Мендельдік мұрагерлік бөлініп тұратын, бөлшектік аллельдермен дискретті және үздіксіз өзгеріп отыратын қасиеттерді түсіндіреді.

Charles Darwin developed his theory of evolution by natural selection on the basis of an understanding of uniform processes in geology, acting over very long periods of time on inheritable variation within populations. One of those processes was competition for resources, as Thomas Malthus had indicated, leading to a struggle to survive and to reproduce. Since some individuals would by chance have traits that allowed them to leave more offspring, those traits would tend to increase in the population. Darwin assembled many lines of evidence to show that variation occurred and that artificial selection by animal and plant breeding had caused change. All of this demanded a reliable mechanism of inheritance. Pangenesis was Darwin's attempt to provide such a mechanism of inheritance. The idea was that each part of the parent's body emitted tiny particles called gemmules, which migrated through the body to contribute to that parent's gametes, their eggs or sperms. The theory had an intuitive appeal, as characteristics of all parts of the body, such as shape of nose, width of shoulders and length of legs are inherited from both the father and the mother. However, it had some serious weaknesses. Firstly, many characteristics can change during an individual's lifetime, and are affected by the environment: blacksmiths can develop strong arm muscles during their work, so the gemmules from these muscles ought to carry this acquired characteristic. That implies the Lamarckian inheritance of acquired characteristics. Secondly, the fact that the gemmules were supposed to mix together on fertilisation implies blending inheritance, namely that the offspring would all be intermediate between the father and the mother in every characteristic. That directly contradicts the observed facts of inheritance, not least that children are usually either male or female rather than all intersex, and that traits such as flower colour often re emerge after a generation, even when they seem to disappear when two varieties are crossed. Darwin was aware of both these objections, and accordingly had strong doubts about blending inheritance, as evidenced in his private correspondence. In a letter to T. H. Huxley, dated November 12, 1857, Darwin wrote:

[[File:Blending Inheritance. svg|thumb|Blending inheritance leads to the averaging out of every characteristic, which as the engineer Fleeming Jenkin pointed out, would make natural selection impossible if blending were the mechanism of inheritance. Blending inheritance was also clearly incompatible with Darwin's theory of evolution by natural selection. The engineer Fleeming Jenkin used this to attack natural selection in his 1867 review of Darwin's On the Origin of Species. Jenkin noted that if inheritance were by blending, any beneficial trait that might arise in a lineage would have "blended away" long before natural selection had time to act. In 1892, August Weismann set out the idea of a hereditary material, which he called the germ plasm, confined to the gonads and independent of the rest of the body (the soma). In Weismann's view, the germ plasm formed the body, but the body did not influence the germ plasm, except indirectly by natural selection. This contradicted both Darwin's pangenesis and Lamarckian inheritance. Mendel's work was rediscovered in 1900 by the geneticist Hugo de Vries and others, soon confirmed that same year by experiments by William Bateson. Mendelian inheritance with segregating, particulate alleles came to be understood as the explanation for both discrete and continuously varying characteristics.