Essay über Genetik: Der Erbgutträger der lebenden Zelle

Essay über Genetik: Der Erbgutträger der lebenden Zelle!

Einer der bemerkenswertesten Aspekte des Lebens ist die Fähigkeit, nicht nur kontinuierlich nach dynamischen Gleichgewichtszuständen in Bezug auf die Umwelt zu suchen, sondern auch für unzählige Generationen bemerkenswert getreue Kopien von sich selbst herzustellen.

Viele Pflanzen und Tiere existieren heute in einer Form, die vor Jahrtausenden nahezu identisch mit der ihrer Vorfahren war. Viele heutige Lebensarten scheinen Vorfahren von mehreren tausend Jahren sehr ähnlich zu sein, wenn nicht gar zu duplizieren. Der Cro-Magnon-Mann unterschied sich vor 25.000 Jahren körperlich wenig vom modernen Menschen.

Die Träger der Vererbung:

Kerne lebender Zellen enthalten winzige stabförmige Strukturen in Paaren, die Chromosomen (so genannt wegen ihrer Fähigkeit, bestimmte Farbstoffe zu absorbieren). Die beiden Sätze scheinen bei der Prüfung identisch oder nahezu identisch zu sein. Obwohl die Chromosomen einer Zelle in Größe und Form deutlich variieren können, hat jedes Chromosom einen "Partner" von ungefähr derselben Größe und Form. Wenn die Fortpflanzung sexuell ist, stellt eine Gruppe die Erbschaft vom Vater dar; der andere setzte das Erbe von der Mutter ein. Die Anzahl der Chromosomen in einer lebenden Zelle variiert von Tier zu Tier oder Pflanze. Im Menschen gibt es dreiundzwanzig Paare.

Chromosomen tragen das, was Schrödinger als "Codeskript" bezeichnet hat. Dieses Kodex-Skript lenkt die Entwicklung des Organismus von der Zeit der Befruchtung des Eies bis zum Erwachsenenzustand und bestimmt maßgeblich die biologische Funktion des Organismus während des gesamten Lebens.

Um eine stark vereinfachte und viel zu mechanische Analogie zu verwenden, könnte man sagen, dass die chromosomalen Träger der Vererbung wie gelochte Bänder oder Karten funktionieren, die in elektronische Rechenmaschinen eingespeist werden. Sie führen dazu, dass eine Maschine eine Reihe vorhersagbarer Schritte durchläuft. Diese Analogie wäre vollständiger, wenn einer der im Computer induzierten Prozesse die Vervielfältigung der jeweiligen Maschine wäre, einschließlich eines identischen Satzes von Lochstreifen oder Karten.

Der "erzeugte" Vervielfältiger würde dann die gleichen Prozesse, die Selbstverdopplung und alle ausführen - und dies würde unbegrenzt weitergehen. Damit die Analogie perfekt ist, erfordert die Reproduktion eines Computers die Funktionen von zwei übergeordneten Computern, „männlich“ und „weiblich“, von denen jeder zum Nachwuchs einen Satz eigener Lochstreifen oder Karten beitragen würde, die gemeinsam funktionieren würden bei der Steuerung der Nachkommenschaft.

Bis zum letzten Jahrzehnt waren Biologen der Ansicht, dass ein bestimmtes Merkmal eines Organismus von einem bestimmten Bereich eines Chromosoms oder einem passenden Chromosomenpaar bestimmt wird. Diese Region wurde als Gen bezeichnet. Vor 1953 konzipierten Biologen ein Gen als hochkomplexes Proteinmolekül. Die Gentheorie hat jedoch in den letzten Jahren eine Revolution durchgemacht.

Zunächst wurde entdeckt, dass der chemische Träger der erblichen Merkmale kein Protein ist, sondern eine chemische Desoxyribonukleinsäure - kurz DNA -, die in den Zellkernen zentriert ist. Ribonukleinsäure (RNA) - eine nahe DNA-Replik - wandert aus den Zellkernen in das Zytoplasma oder in die äußeren Schichten der Zellen. Somit überträgt RNA tatsächlich die kodierte Erbinformation von DNA zu anderen Geweben.

Chromosomen bestehen hauptsächlich aus DNA-Molekülen. Durch die Verwendung ihrer "Partnerchemikalie" RNA hat DNA die einzigartige Fähigkeit, sich identisch zu reproduzieren, wenn ihre Umgebung die erforderlichen Rohstoffe enthält. Die Vervielfältigung der chromosomalen Gene ist jedoch keinesfalls die einzige Funktion der DNA.

Durch die Pionierarbeit von Andre Lwoff, Jacques Monod und Francois Jacob vom Pasteur Institute in Paris scheint es etabliert, dass, wenn eine Fremdsubstanz in eine Zelle eingeführt wird, diese die DNA der Zelle dazu veranlasst, genau das Enzym zu produzieren, das zur Umwandlung der Zelle benötigt wird Substanz zu einer chemischen Form, die Zellen zur Entwicklung und Vermehrung verwenden können.

In einem gewissen Sinn kann also die grundlegende Funktion von Genen ein- oder ausgeschaltet werden - sie können andere Aufgaben als nur das Übertragen von erblichen Eigenschaften ausführen. Die Forschung geht weiter, und zum jetzigen Zeitpunkt scheint es offensichtlich, dass wir noch wenig über die Funktionen der DNA wissen. Es ist jedoch offensichtlich, dass es als eine Art "Gehirn in der Zelle" (um eine grobe Analogie zu verwenden) dient, dessen volle Implikationen uns zwingen, unser Konzept der Zelle und möglicherweise das Wesen des Lebens selbst grundlegend zu überdenken.

Eine zweite wichtige Entdeckung war, dass DNA-Moleküle in einem Chromosom normalerweise nicht unabhängig voneinander arbeiten. Sie neigen dazu, in Teams zu arbeiten, in dem Sinne, dass das Funktionieren eines Teams das Funktionieren anderer beeinflusst. Eine Behörde versteht ein Chromosom als "Hierarchie von Feldern" und nicht als Zusammenstellung von Partikeln. Das Genkonzept ist immer noch nützlich, aber es scheint jetzt am besten, ein Gen als Funktion einer Region eines Chromosoms und nicht als spezifisches Partikel zu betrachten.

Wie wir gesehen haben, kommen Chromosomen in übereinstimmenden Paaren in Körperzellen vor. Offensichtlich treten ihre Funktionen - Gene - auch in übereinstimmenden Paaren auf, wobei jedes Paar mit einem Chromosom, dessen Paarung mit dem passenden Chromosom, assoziiert ist. Wenn wir sagen, dass ein erbliches Merkmal, wie die Hautfarbe, von einer Gengruppe bestimmt wird, meinen wir wirklich ein Paar von Gengruppen.

Es ist jedoch üblich, dass ein Mitglied eines Genpaares oder Gengruppenpaares rezessiv ist; Das heißt, wenn es mit einem dominanten Gen oder einer dominanten Gengruppe gepaart wird, kann es seine Eigenschaften in der resultierenden Körperstruktur nicht sichtbar machen. Wenn also ein Gen für braune Augen mit einem Gen für blaue Augen gepaart wird, herrscht das Gen für braune Augen vor. Damit eine Person blaue Augen hat, muss sie zwei rezessive Gene für Blau tragen.

Die Augenfarbe ist eine der wenigen Eigenschaften des Menschen, die offenbar von einem einzigen Genpaar bestimmt wird. Weitere Merkmale dieser Art sind Blutgruppe, Albinismus und „Geschmacksblindheit“ für bestimmte Chemikalien. Wenn wir in diesen Fällen die genetische Geschichte eines Mannes und einer Frau seit einigen Generationen kennen, können wir den Anteil ihrer Kinder, die ein bestimmtes Merkmal aufweisen könnten, mit großer Genauigkeit vorhersagen. Diese Art der Vererbung folgt den Mendelschen Prinzipien, dh den von Gregor Mendel (1822-1884) formulierten Prinzipien der Vererbung. Merkmale, die auf diese Weise vererbt werden, sind in dem Sinne „klar“, dass sie entweder vollständig oder gar nicht erscheinen.

Viel häufiger bei Menschen sind jedoch vererbte Eigenschaften, die das Ergebnis der Vermischung sind, dh das Zusammenspiel von Genteams. Diese Eigenschaften folgen nicht dem All-oder-None-Prinzip. Sie erscheinen als Punkt in einem Kontinuum. Gute Beispiele unter Menschen sind Statur, Hautfarbe und Veranlagung für bestimmte Krankheiten. Es ist sehr schwer, das Ergebnis der Vermischung vorherzusagen. Selbst wenn wir beispielsweise die Hautfarben der Vorfahren eines Babys für mehrere Generationen kennen würden, wäre es immer noch nicht sicher, die Farbe des Babys vor seiner Geburt vorherzusagen.

Aufgrund der Art und Weise, wie Umweltfaktoren scheinbar körperliche Merkmale beeinflussen können, ist es natürlich nie sicher, vorauszusagen, dass bestimmte erbliche Merkmale bei einem erwachsenen Nachwuchs auftreten werden. Dieses Phänomen ist ausreichend wichtig, um genauer untersucht zu werden.

Das Genmuster eines Organismus wird als Genotyp des Organismus bezeichnet, seine innere chromosomale Struktur. Der Genotyp bestimmt, was ein Organismus in einer gegebenen Umgebung werden kann, und bestimmt auch die Erbmerkmale, die ein Organismus an seine Nachkommen übertragen kann (obwohl die Fortpflanzung heterosexuell ist, ist der Genotyp der Nachkommen natürlich ein Produkt des Genotyps beider Väter.) und Mutter).

Das äußere Erscheinungsbild eines Organismus wird als Phänotyp bezeichnet. Der Phänotyp scheint immer ein Produkt seiner genotypischen und Umwelteinflüsse zu sein. Phänotypen können beträchtlich variieren, selbst wenn die Genotypen gleich bleiben. Wenn zum Beispiel Personen asiatischer Abstammung in die USA ziehen, sind ihre Kinder (wenn in diesem Land aufgezogen) tendenziell größer als die Eltern und ihre Enkelkinder noch größer. Dies bedeutet eine Änderung des Phänotyps, aber nicht notwendigerweise eine Änderung des Genotyps. Bessere Ernährung kann die Größe zukünftiger Generationen vergrößern, ohne das Erbpotential der Kleinsten zu verändern. Umgekehrt haben zwei Personen möglicherweise den gleichen Phänotyp für ein bestimmtes Merkmal, unterscheiden sich jedoch im Genotyp.

Moderne Genetiker neigen dazu, dem Einfluss des Genotyps weniger Gewicht zu geben als ihre Vorfahren. Sicherlich ist die genetische Vererbung für die Bestimmung der Art eines Erwachsenen eine große Rolle, aber die Tatsache ist, dass wir nicht genau wissen, welche Rolle der Genotyp bei der Bestimmung des Phänotyps spielt. Wissenschaftler pflegten zu debattieren, was sie das Thema Naturschutz nannten.

Die Frage könnte folgendermaßen formuliert werden: Welche Merkmale eines Organismus sind körperliche Vererbung und welche Produkte sind Umwelteinflüsse? Moderne Wissenschaftler haben jedoch die Debatte zu diesem Thema praktisch aufgegeben. Viele sagen, da wir keine ausreichenden Mittel haben, um die Fakten zu ermitteln, ist die Fortsetzung einer solchen Debatte vergeblich.

Die besten Studien zur Auswirkung der genetischen Vererbung finden sich an identischen Zwillingen. Da identische Zwillinge aus der Aufspaltung eines einzelnen befruchteten Eies resultieren, haben sie vermutlich identische Gene. Was von der Vererbung bestimmt wird, sollte daher in den beiden Zwillingen in genau derselben Form erscheinen - natürlich vorbehaltlich einer solchen Umweltveränderung, die möglicherweise eingetreten ist.

Zwar sehen sich identische Zwillinge meist sehr ähnlich, manchmal so sehr, dass ihre Eltern sie kaum voneinander unterscheiden können. Diese Tatsache bedeutet jedoch nicht, dass sie sich in anderer Hinsicht notwendigerweise gleich sind.

Laut einer Studie beträgt der IQ-Unterschied von identischen Zwillingen, die zusammen aufgezogen wurden, 3, 1 Punkte; das der brüderlichen Zwillinge, die zusammen aufgezogen wurden, 8, 5 Punkte. Die Behörden weisen jedoch darauf hin, dass die identischen Zwillingsstudien nicht viel bedeuten. Bei den meisten Zwillingsstudien handelt es sich um zusammen aufgewachsene Zwillinge, und identische Zwillinge haben ein ähnliches Umfeld als Nicht-Zwillingsgeschwister. Sie identifizieren sich eng miteinander und sehen die Welt um sich herum fast zu gleichen Bedingungen. Darüber hinaus teilen sie normalerweise die gleiche Ernährung und medizinische Versorgung.

Die am meisten gültige Art der Studie in Bezug auf die Natur-pflegende Kontroverse ist die von identischen Zwillingen, die im Kindesalter getrennt wurden und aus dem Kontakt miteinander und in ungleichen Umgebungen aufwuchsen. Unter diesen Bedingungen sind Zwillinge weniger gleich; Zum Beispiel verdoppelt der durchschnittliche Unterschied im IQ den Wert von identisch! Gewinne gemeinsam aufgezogen. Bisher wurde jedoch nur eine unzureichende Anzahl von Fällen untersucht, in denen identische Zwillinge in ungleichen Umgebungen aufgezogen wurden. Wir bleiben auf sicherem Boden, wenn wir nicht sagen wollen, dass einige Merkmale erblich sind und andere erworben werden. Es ist wahrscheinlich, dass alle körperlichen Merkmale eine Mischung aus beiden Einflüssen darstellen.

Werden Persönlichkeitsmerkmale geerbt?

Diese Frage hat eine einfache Antwort: Kein Beweis! Es ist offensichtlich, dass bestimmte Persönlichkeitsmerkmale regelmäßig in einer Familienlinie auftreten und nicht in einer anderen. Ein beträchtlicher Teil der Mitglieder einer Familie kann ungewöhnlich energisch oder ungewöhnlich faul sein, ungewöhnlich anregbar oder ungewöhnlich phlegmatisch, ungewöhnlich temperamentvoll oder ungewöhnlich langsam wütend, ungewöhnlich verliebt oder ungewöhnlich kalt.

Das häufige Auftreten eines bestimmten Persönlichkeitsmerkmals in einer bestimmten Familienlinie ist jedoch aufgrund von sozialem oder kulturellem Erbe leicht zu erklären. John Jr. ist möglicherweise temperamentvoll, weil er beobachtet hat, dass John Sr. in vielen Situationen gleichermaßen schnell die gewünschten Ergebnisse erzielt.

Wenn dies geschieht, wird das Persönlichkeitsmerkmal gelernt und nicht genetisch vererbt. Soweit wir wissen, werden alle Persönlichkeitsmerkmale gelernt. Wir haben jedoch keine schlüssigen Beweise dafür, dass dies wahr ist. Wenn wir jemals lernen, sinnvolle Studien in diesem Bereich durchzuführen, stellen wir möglicherweise fest, dass einige Persönlichkeitsmerkmale eine genetische Basis haben.

Einige Personen nennen wir "hoch aufgereiht"; Sie sind ungewöhnlich empfindlich und können leicht verärgert werden. Dieser bestimmte Persönlichkeitstyp kann sich zum Teil als Produkt eines bestimmten Genmusters erweisen. Wir wissen jedoch nicht, dass dies der Fall ist.

Wenn jemand sagt, dass Mary, die beim Ladendiebstahl erwischt worden ist, „auf ehrliche Weise zustande kommt“, meint er normalerweise, dass sie eine Tendenz geerbt hat, die in der Familie schon vorher aufgetaucht war - vielleicht war Marias Tante Maude auch ein Ladendieb. Ein solches Verhalten der Vererbung zuzuschreiben, bedeutet, weit über die Beweise hinauszugehen.

Der klügste Standpunkt für einen Lehrer ist, dass körperliche Vererbung an sich selten von entscheidender Bedeutung ist. Das heißt, als Lehrer können wir nur wenige Hinweise darauf erhalten, wie man mit einem Kind oder Jugendlichen umgeht, wenn man seine genetische Ausstattung kennt, selbst wenn wir über ein solches Wissen verfügen. Von entscheidender Bedeutung ist die Fähigkeit eines Kindes, sich durch Interaktion mit einer Umgebung zu verändern. Alle außer dem hoffnungslos defekten haben diese Fähigkeit.

Rasse und Genetik:

Die moderne Genetik hilft uns zu verstehen, was ein Rennen ist und wie sich Rassen unterscheiden. Zwei Eigenschaften von Genen sind in diesem Zusammenhang von entscheidender Bedeutung. Ein Merkmal ist, dass die Funktion eines bestimmten DNA-Moleküls oder einer kooperierenden Gruppe solcher Moleküle (Gen-Team) auf unbestimmte Zeit stabil bleibt.

Mutationen, die im nächsten Abschnitt besprochen werden, treten auf; Aber ohne Mutationen ändern sich die Genfunktionen nicht. Daher wird ein Gen, das braune Augen produziert, dies auf unbestimmte Zeit tun. Soweit wir wissen, ist die molekulare Struktur eines solchen Gens die gleiche, unabhängig davon, ob eine Person ein Neger, ein Schwede oder ein Polynesier ist.

Ein zweites Merkmal von Genen ist, dass sie in der Lage sind, unabhängig voneinander zu variieren. Auf den ersten Blick scheint diese Aussage der früheren Behauptung zu widersprechen, dass die meisten körperlichen Merkmale Produkte von Genteams sind und dass ein Chromosom besser als ein "Kraftfeld" mit hochkomplexen Interaktionslilien verstanden werden kann.

Betrachtet man unabhängige Genvariationen jedoch als relativ, das heißt nicht absolut unabhängig, aber relativ, gibt es keinen Widerspruch. Aufgrund dieses zweiten Merkmals von Genen können Gene, die eine hohe Statur erzeugen, bei Personen auftreten, die Gene für schwarze oder weiße Haut, enge oder breite Nase, blondes oder dunkles Haar, blaue oder braune Augen tragen. Daher kann jedes erbliche Merkmal in Verbindung mit einem anderen Merkmal auftreten.

Diese beiden genetischen Prinzipien geben der folgenden Definition der Rasse Bedeutung: "Rassen sind Populationen, die sich in der relativen Gemeinsamkeit einiger ihrer Gene unterscheiden." Daher kann eine bestimmte Rasse, wie etwa die Größe, häufiger als in einer bestimmten Rasse auftreten ein anderes Rennen. Eine bestimmte Hautfarbe kann bei einer Rasse häufiger sein als bei einer anderen.

Dies bedeutet nicht, dass Gene, die in der Lage sind, Merkmale zu erzeugen, die sich von den üblichen unterscheiden, in einer Rasse fehlen; es bedeutet eher, dass es „Mehrheitseigenschaften“ gibt, die so häufig sind, dass die meisten Mitglieder einer Rasse anders aussehen als die meisten Mitglieder einer anderen Rasse.

Diese Definition ist nicht frei von Schwierigkeiten, da das Problem bleibt, zu entscheiden, welche Eigenschaften bei der Definition einer bestimmten Rasse verwendet werden sollen. Wenn wir nur ein Merkmal wie die Hautfarbe verwenden und davon ausgehen, dass jeder mit einer schwarzen Haut zu einer „schwarzen Rasse“ gehört, müssen wir Menschen einbeziehen, die sich in anderen Merkmalen (z. B. asiatische Indianer, Melanesier und) deutlich voneinander unterscheiden Afrikaner).

Es ist daher notwendig, mehrere Merkmale zu verwenden, die leicht zu messen sind und in Kombination auftreten können. Anthropologen haben Hautfarbe, Haarfarbe und -struktur, Augenfarbe, Kopfform und Statur verwendet. Klassifikationssysteme, die gegenwärtig verwendet werden, schlagen normalerweise drei primäre Rassen oder Rassenbestände vor: Caucasoid, Negroid und Mongoloid.

In diesem Rahmen können mehrere Hundert verschiedene Rassen identifiziert werden, z. B. nordische, alpine, mediterrane, armenoide, hindi usw. Da die Basis, die heutzutage üblicherweise zur rassistischen Klassifizierung von Menschen verwendet wird, willkürlich ist und seit der ersten Entwicklung verschiedener Rassen anscheinend Rassenmischungen stattgefunden haben, können wir nur zu dem Schluss kommen, dass das Konzept der Rasse nicht sehr sinnvoll ist. In den Worten von Dunn und Dobzhansky. "Wenn wir sagen, dass zwei Bevölkerungsgruppen rassisch verschieden sind, sagen wir nicht viel."

Kulturell kann es zwischen den Rassen große Unterschiede geben, aber dies ist eine Frage des Lernens und kein Produkt biologischer Unterschiede. Niemand konnte bislang wissenschaftlich belegbare Beweise dafür liefern, dass eine Rasse in irgendeiner Weise überlegen ist, die wir für wichtig halten.

Manche Rassen sind körperlich stärker als andere, manche können Kälte besser widerstehen als andere, andere können Hitze besser widerstehen als andere - aber dies sind relativ unbedeutende Dinge. Es gibt keine Belege dafür, dass jede Rasse eine überlegene Fähigkeit für intelligentes Verhalten oder ein Monopol auf Moral besitzt.

Obwohl kulturelle Unterschiede an einigen Orten Rassenmischungen unklug machen können, ist kein biologischer Schaden bekannt, der durch Rassenmischung hervorgerufen werden kann. Im Gegenteil, die Erfahrung mit der Hybridisierung im gesamten Pflanzen- und Tierreich deutet darauf hin, dass ein Hybridstamm biologisch besser sein kann, dh stärker und kräftiger als die Stammsorten.

Viele Sozialwissenschaftler sind der Meinung, dass letztendlich eine weit verbreitete Rassenmischehe nicht nur auftreten wird, sondern auch die einzige endgültige Lösung für das Problem der Rassenvorurteile sein wird.

Die hauptsächliche Rassenlehre, die die moderne Genetik für angehende Lehrer hat, ist, dass es keine biologischen Grenzen gibt, die verhindern, dass eine Rasse erfährt, was andere Rassen gelernt haben. Kulturelle Einschränkungen können jedoch sehr ernst sein und Generationen erfordern, um sie zu überwinden.

Lehrer sollten erkennen, dass einige Rassen aufgrund ihres kulturellen Hintergrunds in einem durchschnittlichen amerikanischen Klassenzimmer in der Regel besser abschneiden als andere. Zum Beispiel leben die Autoren in einer Gemeinschaft mit einer relativ großen chinesisch-amerikanischen Bevölkerung, und chinesische Kinder und Jugendliche sind in akademischen Fächern normalerweise „Leistungsträger“. Eine kulturelle Tradition der Preisverleihung, die sich über Tausende von Jahren erstreckt, erklärt zweifellos die chinesische Leistung.