Molecular Lamarckism: az evolúció az emberi intelligencia
kísérletek és megfigyelések
William McDougall (1927) megjelent egy papír címe: “egy kísérlet a vizsgálat a hipotézis Lamarck.”Arról számolt be, hogy a patkányok első generációja átlagosan 165 hibát követett el az első labirintuson való áthaladás során. Néhány gyakorlat után a patkányok megtanulták tökéletesen elvégezni a feladatot. Ezeknek a kiképzett patkányoknak az utódai azonban átlagosan csak 20 hibát követtek el az első futásuk során, mintha örökölték volna a megszerzett labirintusfutási képességet. Arra a következtetésre jutottak, hogy a Lamarcki átvitel valódi folyamat a természetben. Mások nem értettek egyet, és azt feltételezték, hogy a hatás a szülő-fiatal képzésből származik (Sonneborn, 1931). Mindenesetre ez egyike azoknak a kínzó kísérleteknek, amelyek alaposabb tanulmányt érdemelnek. Elképzelhető például, hogy McDougall eredményei az első generáció által a kedvező útvonal mentén lerakódott “nyomvonal-jelöléssel” magyarázhatók. Az utódkísérletek második labirintusa, azonos kialakítású, de feromonmentes, felhasználható ennek a lehetőségnek a kizárására. A lényeg itt az, hogy a Lamarckizmus tesztelhető fogalom.
számos példa van az úgynevezett” sire-effektusra”, amely örökletes genetikai transzfert foglal magában. Például Sobey és Connolly (1986) megállapította, hogy amikor a Myxomatosis vírussal szemben szerzett immunitással rendelkező hím nyulakat (“bucks”) párosították nem immunis nőstény nyulakkal (“does”), az immunitást átadták az utódoknak. A megszerzett tulajdonság egyértelműen örökölt. Ez a” sire-effektus ” akkor is megnyilvánult, amikor egy nem immun Bakot párosítottak egy nem immun doe-val, amelyet korábban immun bakhoz párosítottak. Az utódok egy része ismét immunitással született a vírussal szemben, bár feltehetően az immun buck-val való első párzástól származó sperma már régen eltűnt. Valahogy az immunrendszerből származó genetikai információ, amely a doe-ba került, sokkal később nyilvánult meg a második párzás utódaiban.
a bábozás előtt a fűz-lepke hernyó a levél csúcsa közelében mászik, és a levél hegyétől kezdve a szár közelében végződik a teste körül. A hengerelt levél a helyén van egy szövedékkel. Ötven évvel ezelőtt egy Harry Schroeder nevű tudós azon tűnődött, mi történne, ha a levél hegyét eltávolítanák (Taylor, 1983, 48-49. Megállapította, hogy a hernyók úgy oldották meg a dilemmát, hogy a levelet oldalról oldalra gördítették, nem pedig a végpontok között. Érdekesebb, hogy Schroeder felfedezte, hogy az oldalsó gördülő hernyók 4 19 leszármazottai szintén oldalról gördültek, még akkor is, ha normál, vágatlan leveleknek vannak kitéve. Úgy tűnik, mintha egy megszerzett viselkedés öröklődött volna.
Anway, Cupp, and Uzumcu (2009) olyan kísérletekről számolt be, amelyekben vemhes patkányokat átmenetileg kitettek a vinklozolinnak, a hormonális hatásairól ismert gombaölőnek. A fiatal hímeknél csökkent a spermiumok száma és életképessége, ami a termékenység csökkenéséhez vezetett. Ezeket a hatásokat a hím csíravonalon keresztül a következő négy generáció szinte minden hímjére átvitték.
a Lamarckian típusú kísérletek listájának tartalmaznia kell Gorczynski és Steele (1980) kísérleteit. Ezeknek a kísérleteknek a megértéséhez tisztában kell lennie P. Medawar három évtizeddel korábban végzett Nobel-díjas munkájával. A Medawar kimutatta, hogy az újszülött egérbe injektált idegen sejtek később lehetővé teszik az azonos idegen sejtekből álló graft elfogadását. Így Medawar képes volt egy fehér egérre oltani egy másik egér fekete foltját, miután az újonnan született Fehér egeret először a fekete sejteknek vetette alá. Más szavakkal, a fekete sejtek korai injekciója miatt a fehér egerek nem immunogénekké váltak a fekete sejt graftok felé az élet későbbi szakaszában.
Gorczynski és Steele (1980) megállapította, hogy a graft-toleráns férfiak fehér utódainak 50% – a toleráns volt a fekete graftokkal szemben is, annak ellenére, hogy az újonnan született Fehér utódok apjukkal ellentétben soha nem voltak kitéve fekete sejteknek. A kezeletlen fehér patkányok második generációja az esetek 20-40% – ában toleráns volt a fekete oltásokkal szemben. Arra a következtetésre jutottak, hogy a fekete sejtek immunitási tényezői átkerültek a csíravonalba (talán vírusokon keresztül), vagy egyszerűbben kijelentve, a megszerzett tolerancia öröklődött. Meg kell állapítani, hogy másoknak nehézségeik voltak e munka reprodukálásával, és az ebből eredő vita még mindig megoldatlan.
genetikus T. A Sonneborn mikrosebészet útján eltávolította a paramecium kéregének (külső felületének) egy darabját, egy egysejtű állatot, amelyet csillók (kis szőrszálak) borítanak (Beisson & Sonneborn, 1965). A kutató ezután visszahelyezte a darabot, miután először elforgatta az eredeti helyzetéből 180 XNUMX-ot. Nyilvánvaló volt, hogy a darabot elforgatták, mert a parameciumnak most egy “rossz” irányba mutató csillószegmense volt. Figyelemre méltó, hogy a paramecium utódai is fordított sorral rendelkeztek. A megszerzett tulajdonságot látszólag valódi Lamarcki módon örökölték.
a mellékpajzsmirigy segít fenntartani a vér kalciumszintjét. A mirigy eltávolításakor (“mellékpajzsmirigy-eltávolítás”) a kalciumszint csökken. Fujii (1978) mellékpajzsmirigy-elváltozásokat végzett vemhes patkányokon. Újszülött utódaik az élet első 24 órájában kevés kalciumcsökkenést tapasztaltak, annak ellenére, hogy születésükkor mellékpajzsmirigy-elváltozásokat végeztek rajtuk. Más szavakkal, a mellékpajzsmirigy eltávolítása az anyapatkányból megvédte az újszülöttet egy hasonló művelet hatásaitól. Egy kontroll kísérletben az anyákat nem vetették alá a műtétnek, míg az utódokat. Ezen utódok egyike sem mutatta az előző kísérletben nyilvánvaló védelmet. Az utolsó és leginformatívabb kísérletben egy mellékpajzsmirigy-eltávolított anyával rendelkező testvérpár, akiknek megengedték, hogy megtartsák a pajzsmirigyüket, párosodtak. Az ilyen szakszervezetek utódai újszülött patkányokat hoztak létre védő reakcióval, miután eltávolították a mellékpajzsmirigyüket. A hatás négy generációig fennmaradt, nyilvánvaló következménye, hogy egy megszerzett tulajdonság, nevezetesen a mellékpajzsmirigy eltávolítása elleni védelem örökölhető.
J. A. Arai és munkatársai (2009) a fiatal egereket 2 hetes fokozott dúsítási programnak tették ki, beleértve az új játékokhoz való hozzáférést és a megnövekedett társadalmi interakciókat. A program jelentősen javította a memóriát és a hosszú távú tanulási képességet. Fontos, hogy az előnyöket utódok örökölték, annak ellenére, hogy maguk az utódok nem voltak kitéve a dúsítási programnak. Megfelelő ellenőrzéseket végeztek. Így a “dúsított” anyák utódait két csoportra osztották,amelyek közül az egyiket “dúsított” nevelőanyáknak, a másikat “nem dúsított” nevelőanyáknak adták. Kiderült, hogy a nevelőanya típusa nem számít. Az utódok mindkét csoportja egyformán profitált a biológiai anyjuk által születésük előtt tapasztalt stimuláló környezetből. Úgy tűnik, hogy ez a környezeti változás által generált örökölhető alkalmazkodás egyértelmű esete.
Victor Jollos (1921) Németországban megállapította, hogy a Paramecium aurelia specifikus rezisztenciát fejlesztett ki az arzén, a magas sótartalom, a hő és az antiszérum felszíni antigénekkel szemben. Ezek az ellenállások (úgynevezett “Dauermodifikációk” vagy tartós változások) több száz generáción át terjedhetnek, végül eltűnnek. Az antiszérummal szembeni rezisztencia átvihető a citoplazmán keresztül, de a hatás molekuláris szintű részletes megértését soha nem tisztázták. Az arzén expozíció másik lehetősége például az, hogy Jollos olyan parameciával foglalkozott, amelynek arzénálló génjei vannak, már a genomban, amelyet az arzén erősít. Mindkét esetben a környezet diktálta a genetikát, a Lamarckizmus lényegét.
sok más, a Jolloséhoz hasonló vizsgálat történt. Például Sir Cyril Hinshelwood, a Nobel-díjas fizikai vegyész olyan baktériumokkal kísérletezett, amelyeket mérgező gyógyszerek szubletális szintjén termesztettek (Dean & Hinshelwood, 1963). A baktériumok többsége, de nem az összes, túlélte, majd a túlélőket ismételten átszállították a gyógyszereket tartalmazó friss táptalajba. Hinshelwood megfigyelte, hogy a baktériumok fokozatosan alkalmazkodtak a gyógyszerekhez olyan mértékben, attól függően, hogy hány soros átjárónak voltak kitéve a baktériumok. Elegendő számú járat után a baktériumok 100% – a túlélte a gyógyszereket. Ezeket a rezisztens baktériumokat ezután több generáción keresztül termesztették drogmentes táptalajon. Amikor a baktériumok átkerültek a kábítószer-tartalmú táptalajba, mindannyian túlélték, jelezve, hogy az eredeti rezisztencia megmaradt a növekedés és a szaporodás során a gyógyszermentes táptalajban. Hinshelwood arra a következtetésre jutott, hogy örökölhető adaptív változást figyel meg, nem ellentétben a Lamarck által javasoltakkal.
Hinshelwood munkája széles körű elbocsátást váltott ki, mert ellenfelei azzal érveltek, hogy az adaptációk spontán mutációkból származtak, darwini típusú mechanizmus, nem pedig örökölhető környezeti hatások. A mutációkra gyakran hivatkoznak az öröklött környezeti hatások elleni érvként, még azok is, amelyek az étrendből és más, általában nem mutagénnek tekintett tényezőkből származnak. Bár nehéz egyenesen kiküszöbölni a mutációs eseményekből származó hozzájárulásokat, Hinshelwood adatainak számos jellemzője határozottan a Lamarckiait részesíti előnyben a neo-darwini mechanizmussal szemben: (a) a dózisok szubletálisak voltak, Tehát ez nem olyan eset, amikor az összes baktérium elpusztul, kivéve néhány rezisztens mutánst, amelyek tovább szaporodnak. B) a különböző szerkezetű gyógyszerek mind megnyilvánították a hatást, és egyik gyógyszerről sem ismert, hogy mutagén lenne. (c) a sok mutációra jellemző” minden vagy semmi ” viselkedés helyett a rezisztencia szinte folyamatosan növekedett, ahogy a kábítószer-tartalmú közegekben lévő átjárók száma előrehaladt. d) a rezisztencia gyorsabban fejeződött ki az egész populációban, mint azt a ritka mutációs események várnák. (e) a legtöbb mutációs viselkedéssel ellentétben a baktériumok visszanyerték eredeti gyógyszerérzékeny fenotípusukat, miután sok generáción át drogmentes táptalajon termesztették őket. A fokozatos reverzibilitás eredete adaptívabb, mint a mutáció.
Dias és Ressler (2014) nemrégiben számoltak be a Nature Neuroscience-ben hím egereken, amelyeket arra képeztek ki, hogy Pavlov-stílusban az acetofenon szagát enyhe lábütésekkel társítsák. Ezeknek az egereknek az utódai megvilágítatlan nőstényekkel féltek a szagtól, bár korábban soha nem találkoztak vele. A félelem válaszát akkor is átadták a következő generációnak, ha mesterséges megtermékenyítéssel fogant meg szenzibilizált egerek spermájával. Mint általában igaz, nem világos, hogy pontosan hogyan továbbítják az információkat a generációk között.
maga a természet bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a tulajdonságok örökölhető átvitele a DNS nukleotidszekvenciáinak (azaz mutációinak) megváltozásától eltérő hatásokból származik. Például az emberi embriók sejtjei különböző fenotípusokra, például idegre, bőrre, vérre és csontra differenciálódnak. Mivel ezek a sejttípusok egy adott emberben azonos DNS-szekvenciákkal rendelkeznek, léteznie kell a sejt öröklődésének egy olyan formájának, amely a sejtek környezetükkel való kölcsönhatásától függ, szemben a klasszikus DNS-alapú öröklődéssel. Az a tény, hogy a bél és a csontvelő sejtjei több ezer generáción át fennmaradnak, azt mutatja, hogy a differenciált embrionális sejtek által megszerzett tulajdonságok tartósak.
még annak lehetőségét is figyelembe véve, hogy a fenti mintakísérletek közül egy vagy több nem megfelelően ellenőrizhető (vagy akár helytelenül értelmezhető), a megszerzett tulajdonságok öröklődésére utaló különféle adatok olyan elmaradása van, hogy lehetetlen figyelmen kívül hagyni a Lamarcki konstrukciót. Lamarcknak nyilvánvalóan fogalma sem volt a megszerzett tulajdonságok öröklődésének genetikájáról, ahogy Darwinnak sem volt fogalma a legalkalmasabb túlélésének genetikájáról. Az ezt követő beszélgetésben gyakran hasonlítom össze a ” Lamarcki örökséget “a modernebb kifejezéssel, az” epigenetikus örökséggel”(Jablonka & Lamb 1995, 1998). Ennek megfelelően az epigenetika a Lamarckizmushoz hasonlóan a neodarwinizmus a Darwinizmushoz. Más szavakkal, az epigenetika molekuláris alapot biztosít a megszerzett jellemzők örökléséhez. Az “epigenetika” helyett jól használhatjuk a “neolamarckizmus” kifejezést, azzal a különbséggel, hogy az utóbbi kevésbé érzelmi és történelmi terhet hordoz magával.
azonnal meg kell állapítani, hogy az epigenetika nincs közvetlen ellentétben a természetes szelekcióval. Mindkét modell arra az elképzelésre hivatkozik, hogy a kedvező tulajdonságok (akár megszerzett, akár mutációs eredetűek) előnyösen átadhatók az utódoknak, ezáltal állandósítva a tulajdonságot (“természetes szelekció”). De az epigenetikus öröklés további variációs forrást biztosít, amely a környezeti Feltételekből származik, ami nem szerepel a neo-darwini elméletben és az azon alapuló számos jelenlegi hajtáson kívül. A két konstrukció közötti különbség kritikus. Az egyik változást hoz létre a külső ingerekre adott válaszként, a másik változást hoz létre a DNS-szekvenálás véletlenszerű változásai szerint. Vizsgáljuk meg most a transzgenerációs epigenetikus öröklés molekuláris aspektusait.