Endosymbioza (symbiogeneza), Gaja i hologenom

Dzisiaj (czwartek 25 kwietnia), obchodzona jest bardzo okrągła sześćdziesiąta rocznica opisania struktury DNA. W związku z tą rocznicą, mniej więcej przed miesiącem dostałem do odrobienia pracę domową:

 „Nazywam się Rafał Marszałek i jestem autorem bloga naukowego nicprostszego (http://nicprostszego.wordpress.com). (…) Przygotowuję obecnie nowy projekt – kolekcję tekstów, które chciałbym opublikować w formie statycznego bloga pod koniec kwietnia, w ramach upamiętnienia sześćdziesiątej rocznicy odkrycia DNA. Chciałbym, aby jeden z tych tekstów był kolekcją wypowiedzi polskich blogerów naukowych (zarówno hobbystów, jak i badaczy), odpowiadających na jedno proste pytanie: Jakie, Pańskim zdaniem, są trzy najważniejsze odkrycia w biologii od czasu opisania struktury DNA? (…).”

Pytanie było trudne i intrygujące. Zmusiło do przemyśleń. W biologii tak wiele się dzieje, że trudno jednej osobie ogarnąć wszystkie odkrycia. A jeszcze trudniej wybrać coś, co byłoby najważniejsze. Dokonałem więc bardzo subiektywnego wyboru. To mój pogląd na biologię, mocno skażony specjalnością naukową i osobistymi zainteresowaniami.

Tym co łączy wymienione w tytule oraz uszczegółowione niżej odkrycia jest umacnianie się paradygmatu wspólnotowości (wzajemnego wpływu i uzależnienia, kontekstowości srodowiskowej), uorganizowania i złożoności życia, także w wymiarze genetycznym. Jest to w jakimś sensie przeciwwaga dla dawnego „dogmatu” jeden gen – jedno białko i swoistego indywidualizmu darwinowskiego, redukcjonizmu (mechanicyzmu). Wiążą się te odkrycia z naszymi poglądami na ewolucję organizacji życia (organizacji biologicznej). Jest to jakieś przełamywanie indywidualizmu i teorii egoistycznego genu, swoiście rozumianego mechanicyzmu. Wspólnotowość i wzajemne uzależnianie elementów szczególnie widoczne są w ekologii. Stąd być może takie moje subiektywne podejście.
Jestem przecież ekologiem… i filozefem przyrody :).

Jako pierwsze wymieniłbym odkrycie cyklicznej endosymbiozy – wyjaśnienie powstania komórek eukariotycznych. Lynn Margulis miała ogromne kłopoty z opublikowaniem swoje pracy i swojej koncepcji. Jej rewolucyjną w sposobie myślenia pracę przyjęto dopiero chyba w 23. czasopiśmie naukowym. Teraz ta teoria jest w każdym podręczniku biologii. Cykliczna endosymbioza tłumaczyła obecność obcego DNA w komórce (poza jądrowego) i pokazywała powstawanie nowych gatunków poprzez integrację, łączenie. Teraz możemy nazywać ten proces symbiogenezą i znaleźliśmy bardzo dużo podobnych przykładów. Podobne problemy miał prof. Berger, publikując w Polsce swoje badania dotyczące hybrydyzacji żab zielonych. Nie mieściło się to w wąsko rozumianym paradygmacie darwinowskim powstawania gatunków poprzez wydzielanie się linii ewolucyjnych. Dzielić się – tak, ale nie łączyć się, nie integrować.

Drugie odkrycie to koncepcja Gai – zintegrowanej, całościowej biosfery, najczęściej kojarzonej z nazwiskiem Lovelocka – ale twórców tej koncepcji było wielu, tak jak i wiele było nazw. Kolejny poziom organizacyjny życia z uwzględnieniem relacji między bardzo różnymi elementami. W nowej wersji przedstawiana jest jako hipoteza Medei (Peter Ward). Koncepcja biosfery jako całościowy poziom organizacji powoli ugruntowuje się, zmieniając układ podręczników do ekologii. Z Polski wymienić warto prof. Januarego Weinrera i jego „Życie i ewolucja biosfery”. Tradycyjny układ treści od osobnika, poprzez populację i ekosystem aż do biosfery, zastąpiony został odwrotna kolejnością. To uwidocznienie nieco innej koncepcji i uznanie czego innego za ważne. Za jednostkę podlegającą ewolucji uznano więc nie tylko geny, nie tylko gatunki ale i całą biosferę, z człowiekiem jako gatunkiem zwornikowym.

I w końcu ostatnie odkrycie – hologenom. Dopiero się pojawia w publikacjach i za jakiś czas może pojawi się w podręcznikach, ale jest efektem spojrzenia na organizm nie tylko jako na osobnika genetycznego ale jako swoisty ekosystem. Bez genów i enzymów mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym nie bylibyśmy w stanie żyć i funkcjonować. Takie podejście poprzedzone zostało badaniami nad mikrofilmami bakteryjnymi i coraz lepszym poznaniem funkcjonowania różnych układów ekologicznych. Poznanie genomu człowieka było swoistym rozczarowaniem, że tak mało mamy genów. Ale poza detronizacją zmusiło do zastanowienia skąd bierzemy do funkcjonowania resztę niezbędnych „genów”.

Przedstawione trzy odkrycia są drogą rozwoju nauki od genomu do hologenomu. Wiążą się z pełniejszym poznaniem DNA i relacji między różnymi organizmami. W moim subiektywnym odczuciu są elementami głębokich zmian w biologii i w biologicznym paradygmacie, jaki na naszych oczach się dokonuje. Zwieńczeniem będzie jakaś integrująca teoria. Wiemy, że się rodzi, ale nie wiemy jak i gdzie zostanie w wersji pełnej sformułowana.

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s