Molekylær Lamarckism: På Utviklingen Av Menneskelig Intelligens

EKSPERIMENTER og OBSERVASJONER

William McDougall (1927) publiserte en artikkel med tittelen » Et Eksperiment for Testing Av Hypotesen Til Lamarck.»Han rapporterte at den første generasjonen rotter gjorde et gjennomsnitt på 165 feil under deres første løp gjennom en labyrint. Etter litt øvelse lærte rottene å utføre oppgaven perfekt. Avkomene til disse trente rotter gjorde imidlertid i gjennomsnitt bare 20 feil på deres første løp som om de hadde arvet den oppkjøpte labyrinten. Det ble konkludert med At Lamarckian overføring er en reell prosess i naturen. Andre har uenige og spekulert på at effekten kommer fra foreldre til ung trening (Sonneborn, 1931). I alle fall er dette en av de fristende eksperimenter som fortjener mer grundig studie. Det er tenkelig, for eksempel, At McDougall resultater kan forklares med «trail merking» feromoner avsatt av den første generasjonen langs den gunstige ruten. En annen labyrint for avkomeksperimenter, identisk i design, men feromonfri, kan brukes til å utelukke denne muligheten. Poenget her er At Lamarckism er et testbart konsept.

det er mange eksempler på en såkalt «sire-effekt» som involverer arvelig genetisk overføring. For eksempel Fant Sobey Og Connolly (1986) at når hannkaniner («bucks») med en ervervet immunitet mot Myxomatoseviruset ble parret med ikke-immune hunnkaniner («does»), ble immuniteten overført til avkom. En oppkjøpt egenskap var tydelig arvet. Denne «sire-effekten» manifesterte seg også når en ikke-immun buck ble parret med en ikke-immun doe som tidligere hadde blitt parret med en immunbuck. Noen av avkomene ble igjen født med immunitet mot viruset, selv om sperma fra den første parringen med immunbukken var langt borte. På en eller annen måte manifesterte genetisk informasjon fra immunbukken, deponert i doe, seg mye senere i avkom fra den andre parringen.

før pupering kryper pilmot-larven nær spissen av et blad og trekker bladet, begynner med spissen og slutter nær stammen, rundt kroppen. Det rullede bladet holdes på plass med en web. For femti år siden lurte En forsker Ved Navn Harry Schroeder på hva som ville skje hvis spissen av bladet ble fjernet (Taylor, 1983, s.48-49). Han fant at larverne løste dilemmaet ved å rulle bladet fra side til side i stedet for mellom termini. Mer interessant, Schroeder oppdaget at 4 av 19 etterkommere av sidevalsende larver også rullet fra siden selv når de ble utsatt for normale, ujevne blader. Det ser ut som om en ervervet oppførsel hadde blitt arvet.Anway, Cupp, and Uzumcu (2009) rapporterte eksperimenter der gravide rotter hadde blitt forbigående utsatt for vinclozolin, et fungicid kjent for sine hormonelle effekter. Den mannlige unge opplevde redusert antall sædceller og levedyktighet, noe som resulterte i en reduksjon i fertiliteten. Disse effektene ble overført gjennom hannkimlinjen til nesten alle menn i de påfølgende fire generasjonene.En liste Over Lamarckian-type eksperimenter må inkludere De Av Gorczynski og Steele (1980). For å forstå disse forsøkene, bør Man være oppmerksom på P. Medawars Nobelprisarbeid utført tre tiår tidligere. Medawar viste at fremmede celler injisert i en nyfødt mus vil tillate, senere i livet, aksept av en pode sammensatt av de samme fremmede celler. Dermed var Medawar i stand til å pode på en hvit mus en svart lapp fra en annen mus etter først å ha utsatt den hvite musen, mens den var nyfødt, til de svarte cellene. Med andre ord førte tidlig injeksjon av svarte celler til at hvite mus ble ikke-immunogene mot svartcelletransplantater senere i livet.Gorczynski og Steele (1980) fant at 50% av hvite avkom fra graft-tolerante menn også var tolerante mot svarte transplantater, selv om det nyfødte hvite avkom, i motsetning til deres far, aldri hadde blitt utsatt for svarte celler. Den andre generasjonen ubehandlede hvite rotter var tolerante mot svarte transplantater i 20-40% av tilfellene. Det ble konkludert med at immunitetsfaktorer i de svarte cellene hadde blitt overført til kimlinjen (kanskje via virus) eller, ganske enkelt, en oppnådd toleranse hadde blitt arvet. Det bør påpekes at andre har hatt problemer med å reprodusere dette arbeidet, og den resulterende debatten er fortsatt uløst.

Genetiker T. Sonneborn fjernet av mikrokirurgi et stykke cortex (ytre overflate) av paramecium, et encellet dyr dekket av cilia (små hår) (Beisson & Sonneborn, 1965). Forskeren setter deretter inn brikken etter først å ha rotert den 180° fra sin opprinnelige posisjon. Det var åpenbart at stykket hadde blitt rotert fordi paramecium nå hadde et segment av cilia peker i «feil» retning. Bemerkelsesverdig hadde avkomene til paramecium også en omvendt rad av cilia. Den ervervede egenskap hadde tilsynelatende blitt arvet i ekte Lamarckian mote.

parathyroidkjertelen bidrar til å opprettholde kalsiumnivåer i blodet. Når kjertelen er fjernet (en «parathyroidektomi»), reduseres kalsiumnivået. Fujii (1978) utførte parathyroidectomies på gravide rotter. Deres nyfødte avkom opplevde liten nedgang i kalsium i løpet av de første 24 timene av livet, selv om parathyroidectomies hadde blitt utført på dem ved fødselen. Med andre ord beskyttet parathyroid fjerning fra moderrotten det nyfødte fra effekten av en lignende operasjon. I et kontrollforsøk ble ikke mødre utsatt for operasjonen mens avkomene var. Ingen av disse avkomene viste beskyttelsen tydelig i det forrige eksperimentet. I det endelige og mest informative eksperimentet ble en bror og søster med en parathyroidectomized mor, men som fikk lov til å beholde sine tyroider, parret. Avkom av slike fagforeninger produsert nyfødte rotter med en beskyttende respons på å ha sine parathyroids fjernet. Effekten vedvarte i fire generasjoner, den åpenbare implikasjonen er at en ervervet egenskap, nemlig beskyttelse mot parathyroid fjerning, er arvelig.

J. A. Arai og kolleger (2009) eksponerte unge mus til 2 uker med et forbedret berikelsesprogram, inkludert tilgang til nye leker og forhøyede nivåer av sosiale interaksjoner. Programmet forbedret minnet og den langsiktige evnen til å lære betydelig. Det var viktig at fordelene ble arvet av avkom, selv om avkomene selv ikke hadde vært utsatt for berikelsesprogrammet. Riktig kontroll ble gjennomført. Dermed ble avkom av «berikede» mødre delt inn i to grupper, hvorav den ene ble gitt til «berikede» fostermødre og den andre til «ikke-berikede» fostermødre. Den type fostermor ble funnet å gjøre ingen forskjell. Begge grupper av avkom profitterte likt fra det stimulerende miljøet opplevd av deres biologiske mødre før fødselen. Dette synes å være et klart tilfelle av arvelig tilpasning generert av en miljøendring.Victor Jollos (1921) i Tyskland fant At Paramecium aurelia utviklet spesifikk motstand mot eksponering for arsen, høye saltnivåer, varme og antiserum til overflateantigener. Disse motstandene (kalt «Dauermodifikations» eller varige endringer) kan overføres i hundrevis av generasjoner, til slutt forsvinner. Resistens mot antiserum kan overføres via cytoplasma, men en detaljert forståelse av effekten på molekylært nivå ble aldri avklart. En annen mulighet med arsen eksponering, for eksempel, er At Jollos ble håndtere paramecia ha arsen-motstå gener, allerede i genomet, forsterket av arsen. I begge tilfeller dikterte miljøet genetikken, Essensen Av Lamarckism.

det har vært mange andre undersøkelser som Ligner På Jollos. For Eksempel eksperimenterte Sir Cyril Hinshelwood, En Nobelprisvinnende fysisk kjemiker, med bakterier som hadde blitt dyrket på subletale nivåer av giftige stoffer (Dean & Hinshelwood, 1963). De fleste, men ikke alle, av bakteriene overlevde, og de overlevende ble deretter gjentatte ganger overført til friske medier som inneholdt stoffene. Hinshelwood observerte at bakteriene gradvis tilpasset seg stoffene i en grad avhengig av antall seriepassasjer som bakteriene hadde blitt utsatt for. Etter et tilstrekkelig antall passasjer overlevde 100% av bakteriene stoffene. Disse resistente bakteriene ble deretter dyrket i flere generasjoner på stoffrie medier. Når bakteriene ble overført til legemiddelholdige medier, overlevde de alle, noe som indikerte at den opprinnelige resistensen hadde blitt opprettholdt under vekst og multiplikasjon i stoffrie medier. Hinshelwood konkluderte med at han observerte en arvelig adaptiv endring ikke ulikt det som ble foreslått Av Lamarck.Hinshelwoods arbeid trakk utbredt oppsigelse fordi hans motstandere hevdet at tilpasningene hadde oppstått fra spontane mutasjoner, i En Darwinistisk type mekanisme, snarere enn fra arvelige miljøinduserte effekter. Faktisk blir mutasjoner ofte påkalt som et argument mot arvelige miljøeffekter, selv de som kommer fra diett og andre faktorer som vanligvis anses som ikke-mutagene. Selv om det er vanskelig å eliminere bidrag fra mutasjonelle hendelser, favoriserer Flere funksjoner I Hinshelwoods data definitivt En Lamarckian over en neo-Darwinistisk mekanisme: (a) dosene var sublethal, så dette er ikke et tilfelle der alle bakteriene blir drept av bortsett fra noen få resistente mutanter som fortsetter å formere seg. (B) Legemidler av forskjellig struktur alle manifestert effekten, og ingen av stoffene er kjent for å være mutagene. (c) I Stedet for en» alt eller ingen » oppførsel som er karakteristisk for mange mutasjoner, var det en nesten kontinuerlig økning i resistens etter hvert som antall passasjer på stoffholdige medier utviklet seg. Resistens ble uttrykt raskere i hele populasjonen enn det som kunne forventes fra sjeldne mutasjonshendelser. (E) i Motsetning til de fleste mutasjonsadferd, gjenvant bakteriene sin opprinnelige stoffsensitive fenotype etter at de hadde blitt dyrket i mange generasjoner på stoffrie medier. Gradvis reversibilitet er mer adaptiv i opprinnelse enn mutasjonell.Dias and Ressler (2014) har nylig rapportert I Nature Neuroscience på mannlige mus som hadde blitt trent til å knytte Pavlov-stil, lukten av acetofenon med milde fotstøt. Avkomene til disse musene med ueksponerte kvinner var redd for lukten, selv om de aldri hadde møtt det tidligere. Fryktresponsen ble sendt videre til neste generasjon, selv om de ble oppfattet av kunstig inseminering ved hjelp av sæd av sensibiliserte mus. Som det er generelt sant, er det uklart nøyaktig hvordan informasjon overføres mellom generasjoner.Naturen selv har gitt bevis for at arvelig overføring av egenskaper oppstår fra andre effekter enn endringer I dna-nukleotidsekvenser (dvs.mutasjoner). For eksempel skiller celler i menneskelige embryoer seg i en rekke fenotyper som nerve, hud, blod og bein. Siden alle disse celletypene i et gitt menneske har identiske DNA-sekvenser, må det være en form for cellulær arv som avhenger av samspillet mellom cellene og deres miljøer i motsetning til klassisk DNA – basert arv. Det faktum at celler i tarm og benmarg fortsetter seg i tusenvis av generasjoner, viser at egenskapene som er oppnådd av de differensierte embryonale cellene, er varige.selv gitt muligheten for at en eller flere av de ovennevnte prøveeksperimentene kan være utilstrekkelig verifisert (eller til og med feilaktig tolket), er det et slikt etterslep av forskjellige data som tyder på arvbarhet av tilegnede egenskaper at Det er umulig å ignorere Lamarckian-konstruksjonen. Åpenbart Hadde Lamarck ingen anelse om genetikken bak arven av oppkjøpte egenskaper, akkurat Som Darwin ikke hadde noen ide om genetikken bak sin overlevelse av de fitteste. I den påfølgende diskusjonen vil jeg ofte likestille «Lamarckian arv» med det mer moderne begrepet «epigenetisk arv» (Jablonka & Lamb 1995, 1998). Epigenetikk er For Lamarckisme som neo-Darwinisme er For Darwinisme. Med andre ord gir epigenetikk en molekylær jording til arven av tilegnede egenskaper. Man kan godt bruke begrepet «neo-Lamarckism» i stedet for «epigenetikk», bortsett fra at sistnevnte bærer mindre emosjonell og historisk bagasje med den.

det bør straks påpekes at epigenetikk ikke er i direkte konflikt med naturlig utvalg. Begge modellene påberoper ideen om at gunstige egenskaper (enten ervervet eller mutasjonell opprinnelse) kan overføres fortrinnsvis til avkom, og derved videreføre egenskapen («naturlig utvalg»). Men epigenetisk arv gir en ekstra kilde til variasjon, avledet fra miljøforhold, som ikke er inkludert i neo-Darwinistisk teori og de mange nåværende off-shoots basert på den. Forskjellen mellom de to konstruksjonene er kritisk. Man skaper forandring som respons på ytre stimuli, den andre skaper forandring i henhold til tilfeldige endringer I DNA-sekvensering. La oss nå vurdere molekylære aspekter av transgenerasjonell epigenetisk arv.