Η ΑΛΓΕΒΡΑ
ΤΗΣ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑΣ

Από την εφεύρεση τού μικροσκόπιου
στη διατύπωση των Νόμων τού Μέντελ και την Εξέλιξη.

Επιστήμονες, που απέρριψαν τα δόγματα τού μεσαίωνα
κι οδήγησαν στη θεμελίωση τής σύγχρονης επιστήμης.


Έγραψε στις 02.01.2012 ο/η: Φυλακτού Ευγενία
4347 προβολές

Επιστροφή

Ο Άντον φαν Λέβενχουκ βλέπει μια σταγόνα νερού στο μικροσκόπιο και μετρά εκεί 2.730.000 έμβια όντα, τον κόσμο των βακτηρίων. Βρισκόμαστε στις 16 Οκτωβρίου 1678. Μένει άναυδος, που ξαφνικά μέσα σ΄ αυτό τον μικρό όγκο συναντά ένα ασυνήθιστο πλήθος από έμβια όντα.

Ως τότε, τα έμβια όντα ήταν ορατά και κανείς δεν είχε καταλάβει, ότι υπήρχαν και κρυμμένα. Αλλάζουμε κλίμακα. Περνάμε σε πιο μικρή θεατρική σκηνή. Ενώ υπήρχε το μεγάλο θέατρο των ορατών, που μπορούσαμε να δούμε, ξαφνικά εμφανίζεται ένα θέατρο αοράτων, που δεν υποψιαζόμασταν.












Άντον φαν Λέβενχουκ (1632-1723),
ολλανδός οπτικός και βιολόγος.


Από τα νεανικά του χρόνια ο Λέβενχουκ, ασχολήθηκε με το μικροσκόπιο. Πειραματίστηκε με τους αμφίκυρτους φακούς μικρής εστιακής απόστασης και κατόρθωσε να πετύχει μεγεθύνσεις και πολύ καλή διαύγεια εικόνων. Με τα ισχυρά όργανα, που κατασκεύασε, παρατήρησε και περιέγραψε τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τους ζυμομύκητες και τα σπερματοζωάρια. Έκανε έρευνες σχετικές με την ιστολογία τού ανθρώπου και τη βιολογία των εντόμων, ενώ μελέτησε την τριχοειδή κυκλοφορία τού αίματος. Οι παρατηρήσεις του έφεραν επανάσταση όχι μόνο στο χώρο τής βιολογίας, μα και τής φιλοσοφίας, καθώς αποτέλεσαν το κομμάτι εκείνο τής επιστημονικής επανάστασης τού 17ου αιώνα, που προκάλεσε σαρωτικές αλλαγές στην ανθρώπινη γνώση για το μικρόκοσμο, εκτός από το μακρόκοσμο, με τον οποίο ασχολούνταν οι αστρονόμοι.

Ο Λάιμπνιτς, που είχε διαβάσει τα έργα τού Λέβενχουκ, συμπέρανε κάτι, που αγγίζει περίεργα το μυστικό τής ζωής. Γιατί είναι συνηθισμένη εμπειρία να βλέπουμε το πτώμα ενός έμβιου όντος να αποσυντίθεται σε στοιχεία. Αυτό σημαίνει πτωματική αποσύνθεση. Και ο Λάιμπνιτς έλεγε: «Τι είναι ο θάνατος; Ο θάνατος είναι ζωή». Γιατί; Γιατί ήμασταν ένα μεγάλο έμβιο ον και γινόμαστε ένα πλήθος από μικρά έμβια όντα. Τι είναι λοιπόν ο θάνατος; Είναι το πέρασμα σε μικρότερο θέατρο. Υπήρχε το μεγάλο θέατρο τής ζωής. Αλλά η ζωή συνεχίζεται για πάντα. Δεν υπάρχει θάνατος. Απλώς μετάβαση στην κατώτερη κλίμακα. Και αναρωτιόμαστε για την υπόσταση τής ζωής αυτών των μικρών ζώων. (Σ.σ. Διαβάστε στην «Ελεύθερη Έρευνα»: Θάνατος: Η φυσική του έννοια και η θεοκρατική της διαστρέβλωση.)

Ο Ρόμπερτ Χουκ έθεσε την ύπαρξη τού κυττάρου ως βασικού στοιχείου τής ζωής από το 1665. Αυτός περιέγραψε τις χρήσεις τού μικροσκόπιου στο έργο του με τίτλο «Μικρογραφία». Βλέπουμε το όργανο, αλλά δεν βλέπαμε τον ιστό και μέσα στον ιστό δεν βλέπαμε το κύτταρο.






Ρόμπερτ Χουκ (1635-1703), άγγλος φυσικός και αρχιτέκτονας, ο οποίος τόσο με το πειραματικό όσο και με το θεωρητικό του έργο διαδραμάτισε πολύ σημαντικό ρόλο στην επιστημονική επανάσταση (15ος-17ος αι.), περίοδο, κατά την οποία νέες ιδέες στη φυσική, την αστρονομία, τη βιολογία, την ανατομία, τη χημεία κι άλλων επιστημών οδήγησαν στην απόρριψη δογμάτων, που κυριάρχησαν το μεσαίωνα και οδήγησαν στη θεμελίωση τής σύγχρονης επιστήμης.




Ο Χουκ έγινε κυρίως γνωστός για το Νόμο τής Ελαστικότητας, που φέρει το όνομά του (Νόμος τού Χουκ) και για το βιβλίο του «Μικρογραφία», που εισάγει για πρώτη φορά τον όρο κύτταρο. Την περίοδο, που σπούδαζε στην Οξφόρδη, εργάστηκε ως βοηθός τού Ρόμπερτ Μπόιλ, για τον οποίο μάλιστα κατασκεύασε και μια αντλία κενού, την οποία χρησιμοποίησε ο Μπόιλ για τα πειράματά του, που τον οδήγησαν στη διατύπωση τού πρώτου Νόμου των Αερίων. Παρατηρώντας τα απολιθώματα, έγινε από τους πρώτους, που συνέλαβε την ιδέα τής Εξέλιξης.

Με αυτό ως δεδομένο, το ζήτημα τής γέννησης και τής αναπαραγωγής αλλάζει θέατρο και κλίμακα, περνά από το ορατό στο αόρατο, από αυτό που μπορούμε να δούμε στο κρυμμένο. Πώς αναπαραγόμαστε; Από πού προέρχονται τα έμβια όντα; Από πού προέρχεται το έμβρυο; Από πού το ανθρώπινο γένος;

Φυσικά, οι επιστήμονες χωρίζονται σε δύο αντίπαλες σχολές. Οι μεν βλέπουν στο σπερματοζωάριο τον προσχηματισμό τού εμβρύου, άρα τού ανθρωπίνου σώματος και συνεπώς λέγονται σκωληκιστές ή σπερματιστές, γιατί εκείνη την εποχή το σπερματοζωάριο είχε μορφή σκουληκιού. Μια άλλη σχολή πιστεύει, πως βλέπει στο ωάριο τον προσχηματισμό τού εμβρύου και τού ανθρώπινου οργανισμού εξ ου οι υποστηρικτές τής σχολής θα ονομαστούν ωαριστές.

Μεγάλος καβγάς ανάμεσα σε σπερματιστές και ωαριστές. Οι μεν υποστηρίζουν, ότι το θηλυκό προκαθορίζει τον οργανισμό μας, οι άλλοι υποστηρίζουν, πως το κάνει το αρσενικό. Και φυσικά χρειάστηκε η σύνεση τού φιλόσοφου Λάιμπνιτς, για να πούμε: Είναι πολύ πιθανό η αναπαραγωγή, που στην κλίμακα τού ορατού γίνεται με τη σύνδεση άντρα και γυναίκας, να λαμβάνει χώρα στο πιο μικρό θέατρο, την κλίμακα τού αόρατου με τη σύνδεση σπερματοζωαρίου και ωαρίου. Κι έτσι επινοεί την πιο λογική λύση, που στην εποχή της ονομάστηκε ωοσκωληκισμός. Απόδειξη, πως ο καβγάς μεταξύ σοφών είναι συχνά καβγάς εργένηδων, δηλαδή αν πάρουμε μεμονωμένα τη μια ή την άλλη θέση θα έχουμε δύο εργένηδες, που δεν θα κάνουν ποτέ παιδί, ενώ αν τις συμφιλιώσουμε θα έχουμε μια ολοκληρωμένη θέση απʼ όπου θα προκύψει η αλήθεια για την αναπαραγωγή.

Αυτά, που διακυβεύονται εδώ σχετικά με την άποψη περί ζωής, είναι δυο πολύ σημαντικά στοιχεία. Πρώτον, το πέρασμα από το μεγάλο στο μικρό, η αλλαγή κλίμακας, ο εντοπισμός των εμβίων, που αργότερα θα πούμε «μονοκυτταρικά». Δεύτερον, ο αριθμός, δηλαδή το πλήθος των εμβίων, η πιθανότητα ανακάλυψης μεγάλου αριθμού εμβίων σε πολύ μικρό χώρο. Και εκείνη την εποχή δεν είχε εντοπισθεί ακόμα η φοβερή θεμελιώδης διαφορά αρσενικού και θηλυκού γένους σε όλα τα είδη, δηλαδή τόσο στο ζωικό όσο και στο φυτικό βασίλειο. Αυτή η διαφορά είναι μικρή και πολυάριθμη στο αρσενικό γένος, αλλά μεγάλη και σπάνια στο θηλυκό.

Το ωάριο είναι πάντα μεγάλο και απαντάται σε μικρό αριθμό, ενώ το αρσενικό σπέρμα είναι σε μεγάλη ποσότητα και μικρό. Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά διαχωρίζουν αρσενικό και θηλυκό άσχετα αν πρόκειται για δρυ ή ιαγουάρο, χλωρίδα ή πανίδα. Αυτή είναι ουσιαστικά η διαφορά ανάμεσα στα δυο φύλα. Συνδέεται το μικρό με το μεγάλο και το πολυάριθμο με το σπάνιο.


Ο Λέβενχουκ παρατηρεί το αρσενικό σπέρμα στο μικροσκόπιο. Πώς μπορούν τόσο μικρά όντα να κολυμπούν, να κινούνται, να ζουν; Δεν υπάρχουν τόσοι ζωντανοί οργανισμοί πάνω στη Γή όσα είναι τα μικροσκοπικά ζώα στο σπέρμα ενός μόνο αρσενικού.

Μπρνο, Τσεχία, 1860. Υπάρχει μια ποικιλία φούξιας, που λέγεται «φούξια τού αββά Μέντελ». Η φούξια είναι ένα καταπληκτικό λουλούδι. Πήγε το 1830 στη Γαλλία από το Μεξικό, τη νότιο Αμερική και τη Νέα Ζηλανδία και ονομάστηκε φούξια. Το παράδειγμα δείχνει, πως ο Μέντελ δεν έγινε γνωστός μόνο στους επιστήμονες για τους περίφημους νόμους του, μα και σε βοτανολόγους και κηπουρούς για μια πανέμορφη ποικιλία λουλουδιών.

Ο Μέντελ ήταν γιος γεωργού, γεωργός κι ο ίδιος, σχετικά φτωχός, γεννημμένος στη Μοραβία κι όταν λόγω φτώχειας μπήκε σε μοναστήρι, θέλησε να συνεχίσει την επιστημονική ζωή του. Τότε, μόνο η θρησκευτική ζωή τού επέτρεπε κάτι τέτοιο. Αρχίζει λοιπόν να εργάζεται στον κήπο του σαν αληθινός γεωργός και αρχίζει να διασταυρώνει ποικιλίες μπιζελιών. Μπιζέλια, αφού, όταν διασταυρώνουμε ποικιλίες, για να βρούμε τις ομοιότητες με τους γονείς, χρειαζόμαστε σχετικά απλά είδη, για να τις αναγνωρίζουμε εύκολα. Τα μπιζέλια έχουν δυο - τρεις απλές μεταβλητές, το χρώμα, κίτρινο ή πράσινο και τη μορφή, λεία ή ζαρωμένη.






"Ο Γκρέγκορ Γιόχαν Μέντελ ήταν αυστριακός, γνωστός για τις μελέτες, που πραγματοποίησε σχετικά με τους μηχανισμούς τής κληρονομικότητας χαρακτηριστικών στα φυτά. Συχνά αναφέρεται και ως ο «πατέρας τής Γενετικής», λόγω τής σημασίας, που είχαν οι νόμοι τής μεντελικής κληρονομικότητας και για τη μελέτη τής κληρονομικότητας στα υπόλοιπα είδη συμπεριλαμβανομένου και τού ανθρώπου.


Δυο κίτρινα και δυο πράσινα μπιζέλια, ένα κίτρινο συν ένα πράσινο, ίσον ένα κίτρινο, ένα κίτρινο συν ένα πράσινο, ίσον ένα κίτρινο. Αν αυτά τα κίτρινα, τα λεγόμενα υβρίδια, ενωθούν, κίτρινο συν κίτρινο ίσον πράσινο και ούτω καθ΄ εξής. Αυτό προκύπτει από μετρήσεις κίτρινων και πράσινων σε χιλιάδες μπιζέλια.

Έτσι, σε 8023 μπιζέλια που βγήκαν από 258 υβριδικά φυτά, ο Μέντελ μετρά 6022 κίτρινα και 2001 πράσινα μπιζέλια, 3 προς 1. Ξαφνικά, μυστηριώδη και συγκεχυμένα προβλήματα αποκτούν μαθηματική ακρίβεια. Υπάρχει μαθηματική αναλογία κίτρινων και πράσινων. Μπροστά στα μάτια μας εξιστορείται η αναπαραγωγή των μπιζελιών, η κληρονομικότητά τους.

Ή αλλιώς παίρνετε ένα μπιζέλι κίτρινο και στρογγυλό για πολλές γενιές, καθαρής προέλευσης και ένα άλλο πράσινο και ζαρωμένο για πολλές γενιές. Τα βάζετε να βλαστήσουν. Αυτά ανθίζουν. Κανονίζετε η γύρη τού ενός να γονιμοποιήσει τον ύπερο τού άλλου και λαμβάνετε κίτρινα και στρογγυλά μπιζέλια. Παίρνετε δυο μπιζέλια αυτής τής πρώτης γενιάς και φροντίζετε η γύρη τού ενός να γονιμοποιήσει τον ύπερο τού άλλου. Θα δείτε να εμφανίζονται πράσινα και ζαρωμένα μπιζέλια. Αν πάρετε αυτά τα πράσινα ζαρωμένα μπιζέλια τής δεύτερης γενιάς και τα διασταυρώσετε μεταξύ τους θα προκύπτουν από εδώ και μπρος μόνο πράσινα ζαρωμένα μπιζέλια. Ανακαλύψατε μια καθαρή προέλευση πράσινων ζαρωμένων μπιζελιών.

Αν τα εξωτερικά χαρακτηριστικά χάθηκαν από τους απογόνους τής πρώτης γενιάς τα γενετικά χαρακτηριστικά δεν χάνονται. Μεταδίδονται με μαθηματική ακρίβεια από γενιά σε γενιά. Αυτό ανακάλυπτε ο Μέντελ χωρίς μάλιστα να γνωρίζει πως φορείς των χαρακτηριστικών είναι τα χρωμοσώματα, χωρίς να ξέρει τον αριθμό των χρωμοσωμάτων (14 στα μπιζέλια) χωρίς καν να γνωρίζει την ύπαρξη των χρωμοσωμάτων. Αυτή θα την μάθουμε το 1888.

Το 1865 αποφασίζει να δώσει μια διάλεξη, για να παρουσιάσει τα αποτελέσματα των εργασιών του. Αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε και συχνά ξεχνάμε να το πούμε, ότι οι εργασίες του κράτησαν οκτώ χρόνια και σταμάτησαν εξ αιτίας τής επιδημίας κανθάρων, που κατέστρεψε τα μπιζέλια και πως μέσα σε οκτώ χρόνια εξέτασε 12-13.000 φυτά, δηλαδή 300.000 ποικιλίες μπιζελιών. Γιατί τόσο πολλά; Γιατί οι νόμοι τού Μέντελ, οι νόμοι τής κληρονομικότητας, οι νόμοι τής διασταύρωσης, που δίνουν στον τάδε απόγονο, στον τάδε πρόγονο μπορούν να ανακαλυφθούν μόνο σε μεγάλα δείγματα. Ας μην ξεχνάμε, πως ο Μέντελ δεν ήταν μόνο φυσιοδίφης ή μόνο βιολόγος, όπως θα λέγαμε σήμερα ή γενετιστής, αφού βρήκε τους νόμους τής κληρονομικότητας και θεωρείται ο επινοητής τής γενετικής, αλλά ήταν κι ένας πολύ καλός φυσικός, που είχε πάρει στη Βιέννη μαθήματα συνδυαστικής ανάλυσης αριθμητικής και υπολογισμού πιθανοτήτων. Και το πιο σημαντικό σε αυτή την υπόθεση είναι, πως ο Μέντελ δουλεύει στο επίπεδο τού ορατού κι όχι τού αόρατου, γιατί δεν γνωρίζει ακόμα πού βασίζεται η κληρονομικότητα, αλλά εφ΄όσον εργάζεται στο επίπεδο τού ορατού, δουλεύει με τεράστιους αριθμούς, για να βγάλει στατιστικούς νόμους. Ο κόσμος γενικά πιστεύει, πως ανακάλυψε τους νόμους του παρατηρώντας τα μπιζέλια. Αν ήταν τόσο εύκολο θα το είχαν κάνει όλοι οι κηπουροί από παληά.

Αυτό, που εντυπωσιάζει στους νόμους τού Μέντελ είναι, ότι για πρώτη φορά παρεμβαίνει μαθηματική γλώσσα, κάτι σαν άλγεβρα τής κληρονομικότητας. Γενικά, όταν μιλούσαν για καταγωγή και κληρονομικότητα, για διαφοροποιήσεις ανάμεσα σε γονείς και παιδιά, μιλούσαν με ποιοτικούς όρους μέσω περιγραφών. Ενώ εδώ υπάρχουν δυο στοιχεία: Πρώτον, ο πειραματικός χαρακτήρας. Δεύτερον: Ένα είδος ποσοτικοποίησης, μέτρησης, στατιστικής φυσικά, ένα είδος άλγεβρας τής κληρονομικότητας. Ιδού η πρόοδος, που έφερε ο Μέντελ. Ακρίβεια στο πείραμα και αυστηρότητα στη διαμόρφωση νόμων.

Όταν ο Βολταίρος είπε, «πρέπει να καλλιεργούμε τον κήπο μας», είπε κάτι πολύ πιο βαθύ απ΄ όσο πιστεύεται. Γιατί τι κάνει ο κηπουρός στην κήπο του; Όχι μόνο φυτεύει, ξεβοτανίζει και ξεριζώνει τα αγριόχορτα, αλλά και διασταυρώνει ποικιλίες και είδη κι έτσι προκύπτει η ιδέα, πως δημιουργεί νέες ποικιλίες. Κι όταν η σοφία λέει, «καλλιεργώ τον κήπο μου» εννοεί τη γεωργία, εννοεί την αναπαραγωγή, εννοεί τη γέννηση, το μυστικό τής ζωής, τη δημιουργία.

Κάθε άτομο λαμβάνει από πατέρα και μητέρα μια ποσότητα γονιδίων, που το σύνολό τους είναι η γενετική του κληρονομιά. Τα γονίδια σχηματίζουν δεμάτια, που λέγονται χρωμοσώματα και είναι ορατά στον πυρήνα τού κυττάρου. Τα χρωμοσώματα είναι 46, 23 από τον πατέρα και 23 από τη μητέρα. Άρα κάθε παιδί λαμβάνει από κάθε γονέα ένα πλήρες σετ γονιδίων. Όταν σχηματίζονται τα αναπαραγωγικά κύτταρα, καθένα παίρνει μόνο 23 χρωμοσώματα, ένα από κάθε είδος. Άρα λαμβάνει ένα πλήρες σετ γονιδίων, όπου εμφανίζεται ένα γονίδιο από κάθε φύλο το πατρικό ή το μητρικό. Τα γονίδια συνδυάζονται τυχαία στα αναπαραγωγικά κύτταρα και προκύπτουν τόσα διαφορετικά όσα και οι πιθανοί συνδυασμοί ανάμεσα στα γονεϊκά χρωμοσώματα. Η κληρονομιά αυτή είναι κατ΄ αρχάς ορατή. Ένα παιδί π.χ. μοιάζει στη μητέρα του. Κι όσο προχωρά η γενετική, προχωρά από το ορατό στο αόρατο. Ο Μέντελ παραμένει στο ορατό, σαν, όσον αφορά την κληρονομικότητα να μην είχαμε περάσει ακόμα από το μικροσκόπιο τού Λέβενχουκ. Κι όμως, ο Λέβενχουκ είναι προγενέστερός του. Ασχολούμαστε με την κατάταξη χρωμάτων και μορφών μπιζελιών. Και αυτό είναι ορατό.