Molekulární Lamarckism: O Vývoji Lidské Inteligence

EXPERIMENTY A POZOROVÁNÍ

William McDougall (1927) publikoval článek s názvem „Experiment pro Testování Hypotézy Lamarck.“Uvedl, že první generace krys udělala během svého prvního běhu bludištěm v průměru 165 chyb. Po nějaké praxi se krysy naučily dokonale plnit úkol. Potomci těchto trénovaných krys však při svém prvním běhu udělali v průměru pouze 20 chyb, jako by zdědili získanou schopnost bludiště. Byl učiněn závěr, že Lamarckian přenos je skutečný proces v přírodě. Jiní nesouhlasili a spekulovali, že účinek pochází z tréninku rodičů na mladé (Sonneborn, 1931). V každém případě je to jeden z těch dráždivých experimentů, které si zaslouží důkladnější studium. Je například možné, že Mcdougallovy výsledky lze vysvětlit feromony“ značení stezek “ uloženými první generací podél příznivé trasy. K vyloučení této možnosti by mohlo být použito druhé bludiště pro experimenty s potomky, identické v designu, ale bez feromonů. Jde o to, že Lamarckismus je testovatelný koncept.

existuje mnoho příkladů takzvaného „otcovského efektu“ zahrnujícího dědičný genetický přenos. Například, Sobey a Connolly (1986) zjistili, že při samců králíků („babky“) získala imunitu proti viru Myxomatózy byla pářil se s non-imunitní samice králíků („to“), imunita byla předána na potomstvo. Získaná vlastnost byla jasně zděděna. Tento „otcovský efekt“ se také projevil, když byl neimunní buck pářen s neimunní laň, která byla dříve pářena s imunitním buck. Někteří z potomků se znovu narodili s imunitou vůči viru, i když, pravděpodobně, spermie z prvního páření s imunitním Buckem byly dávno pryč. Nějak genetická informace z imunitního buck, uložená do laň, se projevila mnohem později u potomků od druhého Páření.

před kukáním se housenka vrba-můra plazí poblíž špičky listu a kreslí list, počínaje špičkou a končící poblíž stonku, kolem jeho těla. Válcovaný list je udržován na místě pomocí pásu. Před padesáti lety vědec jménem Harry Schroeder přemýšlel, co by se stalo, kdyby byla odstraněna špička listu(Taylor, 1983, s. 48-49). Zjistil, že housenky vyřešily dilema válcováním listu ze strany na stranu spíše než mezi terminy. Zajímavější, Schroeder zjistil, že 4 z 19 potomky side-rolling housenky také válcované ze strany, i když je vystavena normální, nesestříhaný listy. Zdá se, že získané chování bylo zděděno.

Anway, Cupp, and Uzumcu (2009) hlášeny experimenty, ve kterých byly těhotné krysy přechodně vystaveny vinklozolinu, fungicidu známému pro své hormonální účinky. U mladých mužů došlo ke snížení počtu spermií a životaschopnosti, což vedlo ke snížení plodnosti. Tyto účinky byly přeneseny přes mužskou zárodečnou linii na téměř všechny muže následujících čtyř generací.

seznam experimentů typu Lamarckian musí zahrnovat experimenty Gorczynského a Steeleho (1980). Abychom porozuměli těmto experimentům, měli bychom si být vědomi práce P. Medawara Nobelovy ceny provedené před třemi desetiletími. Medawar ukázal, že cizí buňky injekčně do novorozené myši umožní, později v životě, přijetí štěpu skládá ze stejných cizí buňky. Tak, Medawar byl schopen naroubovat na bílou myš a černou náplast z jiné myši po první podrobením bílé myši, zatímco nově narozený, do černých cel. Jinými slovy, včasná injekce černých buněk způsobila, že bílé myši se později v životě staly neimunogenními vůči štěpům černých buněk.

Gorczynski a Steele (1980) zjistili, že 50% bílých potomků od samců tolerantních k štěpu bylo také tolerantních k černým štěpům, přestože nově narozený bílý potomek nebyl na rozdíl od svého otce nikdy vystaven černým buňkám. Druhá generace neošetřených bílých krys byla tolerantní k černým štěpům ve 20-40% případů. Byl učiněn závěr, že imunitní faktory v černých buňkách byly přeneseny do zárodečné linie (možná prostřednictvím virů) nebo, jednodušeji řečeno, byla zděděna získaná tolerance. Je třeba konstatovat, že jiní měli potíže s reprodukcí této práce a výsledná rozprava je stále nevyřešena.

genetik T. Sonneborn odstraněny mikrochirurgie kus kůry (vnější povrch), trepka, jednobuněčné zvíře, které je předmětem řasinky (malé chloupky) (Beisson & Sonneborn, 1965). Výzkumník pak znovu vložil kus poté, co jej nejprve otočil o 180° z původní polohy. Bylo zřejmé, že kus byl otočen, protože paramecium nyní mělo segment řasinek směřující „špatným“ směrem. Pozoruhodné je, že potomci paramecia měli také obrácenou řadu řasinek. Získaná vlastnost byla údajně zděděna skutečným Lamarckijským způsobem.

příštítná tělíska pomáhá udržovat hladinu vápníku v krvi. Když je žláza odstraněna („paratyroidektomie“), hladiny vápníku klesají. Fujii (1978) provedl paratyroidektomie na březích potkanech. Jejich novorozené potomstvo zaznamenalo během prvních 24 hodin života malý pokles vápníku, i když na nich byly při narození provedeny paratyreoidektomie. Jinými slovy, odstranění příštítných tělísek z mateřské krysy chránilo novorozence před účinky podobné operace. V kontrolním experimentu nebyly matky podrobeny operaci, zatímco potomci byli. Žádný z těchto potomků neprokázal ochranu zjevnou v předchozím experimentu. V poslední a nejvíce informativní experiment, bratr a sestra s parathyroidectomized matka, ale kteří byli dovoleno, aby jejich štítných žlázách, spářil. Potomci těchto svazků produkovali novorozené krysy s ochrannou reakcí po odstranění jejich paratyroidů. Účinek přetrvával po čtyři generace, zřejmým důsledkem je, že získaná vlastnost, jmenovitě ochrana proti odstranění příštítných tělísek, je dědičná.

J. a. Arai a jeho kolegové (2009) vystavili mladé myši 2 týdny rozšířeného obohacovacího programu, včetně přístupu k novým hračkám a zvýšené úrovně sociálních interakcí. Program výrazně zlepšil paměť a dlouhodobou schopnost učit se. Důležité je, že výhody zdědili potomci, i když samotní potomci nebyli vystaveni programu obohacování. Byly provedeny řádné kontroly. Tak, potomků „obohacený“ matky byly rozděleny do dvou skupin, z nichž jedna byla věnována „obohacený“ pěstounské matky a jiné „non-obohacený“ nevlastní matky. Bylo zjištěno, že typ pěstounské matky nemá žádný rozdíl. Obě skupiny potomků stejně profitovaly ze stimulačního prostředí, které zažívají jejich biologické matky před narozením. Zdá se, že jde o jasný případ dědičné adaptace vyvolané změnou životního prostředí.

Victor Jollos (1921), v Německu zjistil, že Paramecium aurelia vyvinula zvláštní rezistence na expozice arsenu, vysoké hladiny soli, tepla, a antiséra na povrchové antigeny. Tyto odpory (nazývané „Dauermodifikace“ nebo trvalé změny) mohly být přenášeny po stovky generací a nakonec zmizely. Rezistence na antisérum může být přenášena cytoplazmou, ale podrobné pochopení účinku na molekulární úrovni nebylo nikdy objasněno. Další možnost s tím, arsen expozice, například, je, že Jollos bylo jednání s trepky s arsenu odolné geny, již v genomu, zesílen arsenu. V obou případech prostředí diktovalo genetiku, podstatu Lamarckismu.

bylo provedeno mnoho dalších podobných vyšetřování jako u Jollose. Například, Pane Cyrile Hinshelwood, nositele Nobelovy Ceny, fyzikální chemik, experimentoval s bakterií, které byly pěstovány na subletální úrovni toxické léky (Dean & Hinshelwood, 1963). Většina, ale ne všechny, bakterií přežila a přeživší byli poté opakovaně přeneseni do čerstvých médií obsahujících drogy. Hinshelwood poznamenal, že bakterie se postupně přizpůsobovaly lékům v závislosti na počtu sériových průchodů, kterým byly bakterie vystaveny. Po dostatečném počtu průchodů přežilo 100% bakterií léky. Tyto rezistentní bakterie byly poté několik generací pěstovány na médiu bez drog. Když byly bakterie přeneseny do média obsahujícího léčiva, všechny přežily, což naznačuje, že původní rezistence byla zachována během růstu a množení v médiu bez léčiv. Hinshelwood dospěl k závěru, že pozoruje dědičnou adaptivní změnu, která se nepodobá změně navržené Lamarckem.

Hinshelwood práce drew rozsáhlé propouštění, protože jeho oponenti argumentovali, že úpravy, které vyplynuly ze spontánních mutací, v Darwinovském-typ mechanismu, spíše než z dědičné environmentálně vyvolané účinky. Opravdu, mutace jsou často uplatňovány jako argument proti dědičných vlivů na životní prostředí i ty, které pocházejí ze stravy a další faktory, obvykle považována za nemutagenní. I když je obtížné úplně odstranit příspěvky od mutační události, několik funkcí Hinshelwood data rozhodně upřednostňují Lamarckian přes neo-Darwinistické mechanismus: (a) dávky byly subletální, takže to není případ, kdy jsou všechny bakterie usmrceny, s výjimkou několika rezistentních mutantů, které se dále množí. (b) léky různé struktury projevily účinek a žádný z léků není znám jako mutagenní. (c), Spíše než „všechno nebo nic“ chování charakteristické pro mnoho mutací, tam byl téměř nepřetržitý nárůst odporu jako počet průchodů na lék obsahující média postupovala. d) rezistence byla vyjádřena rychleji v celé populaci, než by se dalo očekávat od vzácných mutačních příhod. (e) na Rozdíl od většiny mutací chování, bakterie získala své originální lék-citlivý fenotyp poté, co byl pěstované pro mnoho generací drog-free media. Postupná reverzibilita má adaptivnější původ než mutační.

Dias a Ressler (2014) nedávno uvedl v Nature Neuroscience na mužské myší, které byly vyškoleni, aby společník, Pavlov-styl, pach acetofenonu s lehkou nohou šoky. Potomci těchto myší s neexponovanými ženami se obávali zápachu, i když se s ním nikdy předtím nesetkali. Odezva strachu byla přenesena na další generaci, i když byla koncipována umělým oplodněním pomocí spermií senzibilizovaných myší. Jak je obecně pravda, není jasné, jak přesně jsou informace přenášeny mezi generacemi.

příroda sama poskytla důkaz, že dědičný přenos znaků vzniká z jiných účinků než změn sekvencí nukleotidů DNA (tj. Například buňky v lidských embryích se diferencují na různé fenotypy, jako jsou nervy, kůže, krev a kosti. Protože všechny tyto typy buněk v daném lidské mají identické sekvence DNA, musí být forma buněčné dědictví, které závisí na interakci buněk s jejich prostředí, na rozdíl od klasického DNA založené na dědictví. Skutečnost, že buňky střeva a kostní dřeně zvěčnit sebe po tisíce generací ukazuje, že vlastnosti získané diferencované embryonální buňky jsou trvalé.

I s ohledem na možnost, že jeden nebo více z výše uvedených ukázkových experimentů by mohlo být nedostatečně ověřené (nebo dokonce nesprávně interpretován), tam je takový backlog různorodých dat naznačuje dědičnost získaných vlastností, že to je nemožné ignorovat Lamarckian postavit. Lamarck samozřejmě neměl tušení o genetice za dědičností získaných rysů, stejně jako Darwin netušil o genetice za jeho přežitím nejschopnějších. V následné diskusi se budu často srovnávat „Lamarckian dědictví“ s více moderní termín, „epigenetická dědičnost“ (Jablonka & Lamb 1995, 1998). V souladu s tím je epigenetika Lamarckismem, stejně jako neo-darwinismus darwinismem. Jinými slovy, epigenetika poskytuje molekulární uzemnění dědičnosti získaných charakteristik. Dalo by se dobře použít termín „neo-Lamarckismus „namísto “ epigenetiky“, kromě toho, že s sebou nese méně emocionální a historická zavazadla.

je třeba okamžitě konstatovat, že epigenetika není v přímém rozporu s přirozeným výběrem. Oba modely vyvolat představu, že příznivé vlastnosti (ať už získané, nebo mutační původu) mohou být předávány přednostně k potomstvo, čímž se udržuje rys („přirozený výběr“). Epigenetická dědičnost však poskytuje další zdroj variací, odvozené z podmínek prostředí, který není zahrnut v neo-Darwinovské teorii a mnoha současných výstřelcích na něm založených. Rozdíl mezi těmito dvěma konstrukcemi je kritický. Jeden vytváří změnu v reakci na vnější podněty, druhý vytváří změnu podle náhodných změn v sekvenování DNA. Podívejme se nyní na molekulární aspekty transgenerační epigenetické dědičnosti.