΄ Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας & Θεωρίας της Επιστήμης Σύλβα Χαραλάμπους Κύρια ερευνήτρια Ελληνικό Ινστιτούτο.

Παρουσίαση με θέμα: "΄ Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας & Θεωρίας της Επιστήμης Σύλβα Χαραλάμπους Κύρια ερευνήτρια Ελληνικό Ινστιτούτο."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΄ Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας & Θεωρίας της Επιστήμης Σύλβα Χαραλάμπους Κύρια ερευνήτρια Ελληνικό Ινστιτούτο Παστέρ Ιστορία της Βιολογίας

2 ΜΑΘΗΜΑ 5 ο Η βιολογία στον 20ο αιώνα Ο αιώνας του Γονιδίου Ο αιώνας του Γονιδίου Evelyn Fox Keller

3 Δύο κύριες περιόδους: Πρώτη πεντηκονταετία- Κλασσική βιολογία Δεύτερη πεντηκονταετία- Μοριακή βιολογία Βιολογικές εξηγήσεις σε μοριακό επίπεδο Η βιολογία τον 20 ο αιώνα

4 Κλασσική γενετική Φυσιολογία και βιοχημεία –αναγωγικό υλιστικό πρότυπο/ ολιστικό πρότυπο Συγκρότηση της βιοχημείας/πρωτεϊνες/ αναπνοή/ σημασία επιστημονικών οργάνων/ το νευρικό σύστημα/εμβρυολογία Η συνθετική θεωρία/συνένωση των βιολογικών κλάδων Ανοσολογία/ηθολογία και θεωρία των παιγνίων Κοινωνιοβιολογία και προεκτάσεις Περιορισμοί της επιλογής και θεωρία της ουδετερότητας/Προέλευση της ζωής Μελέτες σε μοριακή βάση. Εμβρυολογία/Μοριακή Γενετική και η βιοτεχνολογία/ Μοριακή βιολογία του κυττάρου Οικολογία ΗGP Η βιολογία τον 20 ο αιώνα

5  Μεντελική Γενετική – Ευγονική/μετανάστευση και πολιτική αναπαραγωγής  Μικροβιολογία-βιοτρομοκρατία/ αντιβιοτικά  Εμβρυολογία- Νομοθεσία/Άμβλωση /Εξωσωματική γονιμοποίηση/ Υποβοηθούμενη  Γενετική και κοινωνική συμπεριφορά (αλκοολισμός, εγκλιματικότητα, εταιρισμός)  Γενετική και Β παγκόσμιος πόλεμος  Γενετικός έλεγχος και Πληθυσμός  Γενετική μηχανική/Ανασυνδυασμένο DNA/ Εμπορευματικοποίηση  Βιοηθική / Νομοθεσία/ Πατέντες/ Bιοτεχνολογία/  Γενετικές δοκιμασίες  Επιστημονικός δημιουργισμός  Κοινωνιοβιολογία  Βιοιατρική και απεικονιστικές τεχνικές  Κλωνοποίηση/ χαρτογράφηση του ανθρώπινου γενετικού υλικού  Γενετική ταυτότητα  Βιοπολιτική Βιολογία και Κοινωνία

6 Γιατί οι προτάσεις του Mendel δεν συζητήθηκαν για μισό περίπου αιώνα; Ο Mendel δεν είχε σημαντική θέση στο επιστημονικό κατεστημένο Οι Δαρβινικές αντιλήψεις της εποχής ότι η εξέλιξη προχωράει βαθμιαία καθώς και το ότι οι ποσοτικοί χαρακτήρες (ύψος, βάρος) παρουσίαζαν συνεχή κατανομή δεν συμβάδιζαν με τις απότομες αλλαγές και τις ποιοτικές διαφορές που παρέπεμπαν τα πειράματα του Mendel Ο Δαρβίνος είχε εστιάσει σε μικρές ποσοτικές διαφορές οπότε υιοθέτησε την ιδέα της βαθμιαίας εξέλιξης Ήταν φυσικό η σχολή του Δαρβίνου να είναι αντίθετη με τον μενδελισμό. O Galton και o μαθητής του Κarl Pearson (βιομετριστές) απέκρουσαν τον Μενδελισμό ενώ ο William Bateson 1861-1926 ήταν υποστηρικτής του και απέδειξε όπως και πολλοί βοτανικοί και ζωολόγοι την άποψη του Μεντελ. Mε αυτό τον τρόπο παρακάμφθηκαν οι βιομετριστές Γιατί οι προτάσεις του Mendel δεν συζητήθηκαν για μισό περίπου αιώνα;

7 Hugo de Vries 1848- 1935 Απότομες αλλαγές χαρακτηριστικών από την μια γενιά στην άλλη (μεταλλαγές) Carl Erich Correns 1864- 1933 Εξωχρωμοσωμική κληρονομικότητα Gustav Tschermak von Seysenegg 1871- 1962 Εφαρμοσμένη γενετική Ξανά ανακάλυψη των νόμων του Mendel Συγκρότηση του κλάδου της γενετικής

8 Απέδειξε όπως και πολλοί βοτανικοί και ζωολόγοι την άποψη του Μέντελ. Τα ευρήματά του και οι εξηγήσεις που έδωσε βοήθησαν στην παράκαμψη των βιομετριστών William Bateson 1861-1926

9 Διατύπωσε τον Βιολογικό Μεταλλακτισμό Oλλανδός βοτανικός, οπαδός των απότομων αλμάτων κατά την εξέλιξη ήταν αντίθετος με τις απόψεις του Δαρβίνου. Είχε μελετήσει φυτά του γένους «Οινοθήρα» όπου είχε παρατηρήσει απότομες αλλαγές από τη μια γενιά στην άλλη. Αυτές τις αλλαγές τις είχε ονομάσει μεταλλαγές (αργότερα αυτές θα είναι οι μακρομεταλλάξεις οι οποίες θα μπορούν να δώσουν γένεση σε ένα νέο είδος) Τα είδη γεννώνται από μετάλλαξη και όχι μετά από συνεχή επιλογή και τούτο γιατί η φυσική επιλογή μπορεί να ερμηνεύσει την επιβίωση όχι όμως και την αιφνίδια εμφάνιση του πλέον προσαρμοσμένου Η ανακάλυψη αυτή φάνηκε μέσα από ένα πειραματικό σφάλμα Παρατήρησε υβρίδια σε μια καλλιέργεια που θεωρούσε αμιγή και νόμισε ότι ήταν μετάλλαξη ενώ ήταν η εμφάνιση των χαρακτηριστικών σύμφωνα με τον νόμο του Μέντελ Hugo de Vries 1848- 1935 μχ

10 Εγγλέζος γιατρός και γενετιστής και δημιουργική προσωπικότητα. Το 1928,ανακάλυψε αυτό που ονομάζουμε μεταμορφικό πρότυπο/ μεταμόρφωση που σήμερα γνωρίζουμε ότι αφορά στο DNA Το γνωστό πείραμα που έκανε προέκυψε στην προσπάθειά του να φτιάξει ένα εμβόλιο για την πνευμονία που μάστιζε την Ισπανία κατά την πανδημία της Ισπανικής γρίππης μετά τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο. Χρησιμοποίησε 2 στελέχη του βακτηρίου Streptococcus pneumoniae Το 1941 Ο Griffith σκοτώθηκε στο εργαστήριο μαζί με το βακητριολόγο φίλο του William M. Scott στο Λονδίνο λόγω της έκρηξης ενός αερίου London Blitz To 1944 oι Oswald Theodor Avery και οι συνεργάτες του Colin MacLeod Maclyn McCarty ανακάλυψαν ότι αυτό το φιανόμενο οφείλονταν στο DNA. Frederick Griffith (1879 - 1941)

11 Γερμανός βοτανικός Για τη διατριβή του τον συμβούλεψε ο Naegeli ο οποίος δεν ήταν Πανεπιστημιακός 1892 Επιμελητής στο Παν. Του Tuebingen Πειραματίστηκε στη κληρονομικότητα των φυτών Με τη χρήση διαφόρων ποικιλιών καλαμποκιού και μπιζελιών. Έτσι ανέδειξε και επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων του Μέντελ 1900: « G. Mendel’s Law concerning the behavior of the progeny of racial hybrids » Γενετική των φυτών 1902 επίκουρος καθηγητής Βοτανικής στο Ινστιτούτο Pfeffer στο Leipzig 1909 καθηγητής Βοτανικής στο Παν. Muenster 1913 Πρώτος διευθυντής του νεοσύστατου Ινστιτούτου Kaiser Wilhem Institut fuer Biologie στο Βερολίνο Εργάστηκε με το νυχτολούλουδο και την απόκλιση από τους νόμους του μεντελ που παρατήρησε την απέδωσε σε κάποιους κυτταροπλασματικούς παράγοντες ΕΞΩΧΡΩΜΑΤΟΣΩΜΙΚΗ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑ (αργότερα ανακαλύφθηκε ότι επρόκειτο για το μιτοχονδριακό DNA αλλά και του χλωροπλάστη Το περισσότερο μέρος της δουλειάς του καταστράφηκε το 1945΄στο βομβαρδισμό του Βερολίνου Carl Erich Correns 1864- 1933

12 Εμβρυολόγος και κυτταρολόγος, Διευθυντής του τμήματος ζωολογίας στο πανεπιστήμιο Columbia της Νέας Υόρκης Παρατήρησε στη Drosophila melanogaster ότι τα θηλυκά φέρουν δύο όμοια φυλετικά χρωμοσώματα XX, ενώ τα αρσενικά δύο ανόμοια ΧY Η Μενδελιανή διάσχιση αυτού του ζευγαριού εξηγεί το 50% των θηλυκών και αρσενικών απογόνων Edmund Beecher Wilson 1856- 1939

13 Wilhelm Ludvig Johannsen 1857- 1927 μχ Δανός βοτανικός Τα πειράματα και οι εννοιολογικές καινοτομίες που γεφύρωσαν το χάσμα μεταξύ ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτήρων Ο φαινότυπος καθορίζεται από την αλληλεπίδραση του γονότυπου και του περιβάλλοντος 1909 Εισήγαγε τον όρο ΓΟΝΙΔΙΟ για να χαρακτηρίσει τον παράγοντα κληρονομικότητας του Mendel (gene από την Ελληνική λέξη γεννώ) Ασχολήθηκε με αυτογονιμοποιούμενα φυτά (φασόλι). Μετά από μερικές διασταυρώσεις τα φυτά είναι γενετικά όμοια. =  Όταν ασκείται επιλογή δεν μπορεί να ωθήσει τον πληθυσμό πέραν των ορίων της φυσικής του ποικιλότητας. Όταν ο πειραματισμός έγινε σε μη αυτογονιμοποιούμενα είδη από άλλους ερευνητές της εποχής δείχθηκε ότι η επιλογή είναι εφικτή και μπορεί να οδηγήσει τον πληθυσμό εκτός ορίων φυσικής ποικιλότητας και προς τις δύο αντιδιαμετρικές κατευθύνσεις (ελαχιστοποίησης ή μεγιστοποίησης του χαρακτηριστικού)

14 W. SUTTON και T. BOVERI 1862-1915 Τα γονίδια εδράζονταν στα χρωμοσώματα και συνεπώς έχουν υλική υπόσταση

15 Thomas Hunt Morgan 1866- 1945 Πρωτοπόρος της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας 1915: Μηχανισμός της μενδελιανής κληρονομικότητας-υλική βάση της (Sturtevant, Bridges και Muller) Εμβρυολόγος στο ίδιο τμήμα με τον Wilson To 1907 εισήγαγε ένα νέο βιολογικό εργαλείο τη Drosophila m (4 Χρωμοσώματα) Φυλετικά και αυτοσωμικά χρωμοσώματα Συνδεδεμένα γονίδια – φαινόμενο ανασυνδυασμού –γραμμική διάταξη γονιδίων –συχνότητα ανασυνδυασμού = απόσταση γονιδίων –δημιουργία γενετικών χαρτών – drosophila (1911 ο πρώτος χρωμοσωμικός χάρτης) Στις αρχές του αιώνα αντίπαλος του μενδελισμού. Στη συνέχεια όμως απέδειξε ότι η μεταβίβαση μιας μετάλλαξης ακολουθεί τη στατιστική κανονικότητα του Μεντελ Βραβείο Νόμπελ (Η κυτταρογενετική στο πλαίσιο της εξέλιξης)

16 S.S Chetverikov Εκπρόσωπος της ρωσικής σχολής για την εξέλιξη Για να δράσει η φυσική επιλογή δεν απαιτείται η εμφάνιση μιας κατάλληλης μεταλλαγής γονιδίου, αλλά κάθε πληθυσμός περιέχει κρυμμένο ένα σημαντικό γενετικό απόθεμα πάνω στο οποίο μπορεί να δράσει η φυσική επιλογή

17 H. J. Muller 1890-1968 Μαθητής του Morgan, τιμήθηκε με βραβείο Νόμπελ 1927: τεχνητή πρόκληση μεταλλάξεων με ακτινοβόληση με ακτίνες Χ. Άνοιξε νέο κεφάλαιο στην επιστήμη της κληρονομικότητας =ραδιογενετική Οι μεταλλαγές = απότομες αλλαγές του γονιδίου από μια σε άλλη αλληλόμορφη κατάσταση, είναι σπάνιες στις συνηθισμένες φυσικές συνθήκες

18 Nikolai Timofeeff-Ressovsky 1899-1981 Ρώσσος βιολόγος 1935: με δύο συνεργάτες (Zimmer και Delbruck, γερμανός φυσικός) εκτιμά τον όγκο του γονιδίου, διατυπώνοντας τη «θεωρία του στόχου». Γραμμική σχέση ποσότητας της ακτινοβολίας και του αριθμού των μεταλλαγών

19 Οι ιοί μέχρι τότε είχε βρεθεί ότι ήταν δομές ενδιάμεσες μεταξύ κυττάρων και μορίων (αποκαλύφθηκαν με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο) Στα μέσα του 1930 οι ιοί και τα γονίδια χάνουν το μυστήριο της γοητείας τους Και τα δύο είναι μόρια του ίδιου περίπου μεγέθους και όπως γρήγορα αποδείχτηκε και της ίδιας χημικής σύστασης Tο ερώτημα που ετίθετο είναι αν θα μπορούσε τα γονίδια να είναι τα πειθήνια κύτταρα των ιών; Θα μπορούσε ένα ιός να είναι ένα φυσιολογικό γονίδιο;

20 George Beadle Edward Tatum 1903-1989 1909-1975 Neurospora crassa Σε Μύκητες έδειξαν ότι 1 γονίδιο  1 ένζυμο Δεν ήταν όμως σαφές εάν το γονίδιο ήταν το ίδιο ένζυμο ή αποτελείτο από άλλη ουσία που αυτή παρήγαγε το ένζυμο

21 Max Bergman Λεωνίδας Ζέρβας 1886-1944 1902-1980 Επινόησαν μέθοδο σύνθεσης πρωτεϊνών με καθορισμένη φορά διαδοχής αμινοξέων 20 διαφορετικά αμινοξέα σε διαφορετικές αλληλουχίες δίνουν ένα μεγάλο αριθμό διαφορετικών μορίων ==ποικιλότητα

22 Η διαμάχη μεταξύ των βιομετριστών και των γενετιστών επιλύθηκε όταν αποδείχθηκε ότι η επιλογή ήταν αποτελεσματική στην αλλαγή των ποσοτικών χαρακτηριστικών και επομένως συμπεριλήφθηκε στη γενετική Th δεύτερη δεκαετία του αιώνα οι μελέτες του Morgan βρήκαν κατάλληλες συνθήκες για μια νέα διατύπωση του δαρβινισμού. Σε αυτό συνετέλεσαν οι ερευνητικές εργασίες των Fischer, Haldane και Wright

23 Ronald.A Fischer 1890-1962 Άγγλος μαθηματικός –γενετιστής και κυρίως στατιστικός Θεμελιωτής της γενετικής των πληθυσμών 1918 απέδειξε με μαθηματικά υποδείγματα ότι η φυσική επιλογή μπορεί να συνδυασθεί με τη γενετική και αν προσφέρει μια ικανοποιητική θεωρία για την εξέλιξη και για τη γένεση των ειδών Μεταλλαγές = τυχαίες αλλαγές γονιδίων συνεισφέρουν στο πρωτογενές υλικό στο οποίο θα δράσει η φυσική επιλογή διατηρώντας ότι είναι ωφέλιμο για το άτομο και εκφυλίζοντας ότι είναι βλαπτικό Ο μενδελισμός μπορούσε να ερμηνεύσει την κληρονομική μεταβίβαση μιας συνεχούς παραλλαγής =επισωρευτικού ρόλου που ασκεί η φυσική επιλογή ξεκινώντας από τις μικρομεταλάξεις

24 J. B. S Haldane 1892-1964 Άγγλος Έλυσε σημαντικά προβλήματα στον κλάδο της γενετικής πληθυσμών Ο πληθυσμός είναι η βασική μονάδα η οποία μεταβάλλεται από γενιά σε γενιά με τη δράση της φυσικής επιλογής (μελέτες κληρονομικής σύστασης) Ως ικανός εκλαϊκευτής έκανε γνωστή τη νέα εξελικτική θεωρία στο ευρύ κοινό

25 Sewall Wright 1889-1988 Αμερικάνος Ως σημαντικό εξελικτικό παράγοντα θεώρησε τις τυχαίες αλλαγές που μπορεί να προκληθούν στη γενετική σύσταση ενός πληθυσμού επειδή ο πληθυσμός είναι περιορισμένου μεγέθους= γενετική παρέκκλιση (genetic drift) ένας παράγοντας κοντά στη μεταλλαγή και στη φυσική επιλογή

26 Το DNA είναι η χημική σύσταση του γονιδίου που μεταφέρει τη γενετική πληροφορία Oswald Avery 1877- 1955 Frederick Griffith 1879- 1941

27 Theodosius Dobzhansky (1900-1975) Ρώσος γενετιστής Την τρίτη δεκαετία του αιώνα δούλεψε με τον Morgan Είναι σημαντικό ότι μετέφερε τον τρόπο σκέψης της ρωσικής σχολής και ειδικότερα του S.S Chetverikov Ασχολήθηκε με την γενετική των πληθυσμών και περιελάμβανε την εκτίμηση της γενετικής ποικιλότητας ενός πληθυσμού. H σκέψη τους για τη σχέση γονότυπου, περιβάλλοντος και φαινότυπου έδινε βάση και στο γενετικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το γονίδιο Επίσης για τον ορισμό του είδους έθεταν το μιξιολογικό κριτήριο δηλαδή της γονιδιακής ροής μεταξύ των ατόμων του είδους 1937: Έκδοση του βιβλίου «Γενετική και Προέλευση των ειδών» Η ιστορική συνέχεια δείχνει ότι οι αντιλήψεις περί εξέλιξης όπως διατυπώνονταν σε αυτό το βιβλίο αποτέλεσαν πόλο προσέγγισης διαφόρων διάσπαρτων κλάδων της βιολογίας οπότε και ενοποιήθηκαν Επίσης μελέτησε τη γενετική του φραγμού η οποία παρεμποδίζει την ανταλλαγή γονιδίων μεταξύ συγγενών ειδών «Στη βιολογία στερείται νοήματος κάθε τι, εκτός αν ιδωθεί θπό το πρίσμα της εξέλιξης»

28 Ernst Mayr 1904- 2004 Γερμανο-αμερικανός ταξινόμος 1942 «Είδη και ειδογένεση» βιβλίο στο οποίο συνέδεσε τη νέα εξελικτική θεωρία με την συστηματική, οπότε ονομάσθηκε συνθετική

29 Richard Lewotin 1929- Γενετιστής Εκτίμηση του γενετικού αποθέματος με νέα τεχνικές (ηλεκτροφόρηση) Θεώρησε ότι τα περιορισμένα παραδείγματα έθεσαν σε αμφισβήτηση τη φυσική επιλογή σαν μοναδική και παντοδύναμη κινητήρια εξελικτική δύναμη πχ είχε αμφισβητηθεί από το 1966 η επιλογή μεταξύ ομάδων ή πληθυσμών από πολλούς εξελεκτικούς

30 Δημιουργία δύο σχολών Αγγλική: η επιλογή χρησιμοποιείται για να εξηγήσει τα σχεδόν τα ΠΑΝΤΑ «αριστοποιητικές τεχνικές» Η Αμερικανική – Ιαπωνική: Μαζί με την επιλογή (μεταλλαγή) επικαλείται και η γενετική παρέκκλιση. Έτσι για ορισμένα φαινόμενα αρνείται το πρωταρχικό ρόλο της επιλογής «εξελικτική ουδετερότητα» Motto Kimura 1924-1994-Dobzansky - Wright

31 Νέα σύνθεση- νεοδαρβινική θεωρία Theodosius Dobzhansky (1900-1975) Ernst Mayr 1904- 2005

32 F. M. Burnet «Κλωνική επιλογή» Βραβείο Νόμπελ για την αποσαφήνιση του φαινομένου της ανοσολογικής αντίδρασης του οργανισμού με νεοδαρβινικούς όρους – 1959

33 Σχολή Δαρβινιστών ηθολόγων Αναπτύχθηκε πριν από τον Β παγκόσμιο πόλεμο αλλά και μετά Konrad Lorenz Aυστριακός 1903-1989, Nikolaas Tinbergen Ολλανδός1907-1988 και Karl von Frisch Γερμανός 1886-1982 Μελέτησαν πτηνά και ο τελευταίος ανακάλυψε την γλώσσα των μελισσών Οι εξηγήσεις τους βασίζονταν σε δαρβινικό τρόπο σκέψης Βραβείο νόμπελ και οι τρεις, 1973

34 J. Maynard Smith 1920- Εξελεκτική ηθολογία Άγγλος γενετιστής και εξελικτικός εφάρμοσε την «θεωρία των παιγνίων» που διατυπώθηκε το 1944 από τον Αμερικανό οικονομολόγο Ο. Morgenstern και τoν Αμερικανό μαθηματικό J. von Neuman για να περιγράψουν την οικονομική συμπεριφορά: Αφορούσε σε άτομα που εμφανίζουν στρατηγικές συμπεριφοράς τέτοιες ώστε να μεγιστοποιούν την επιβίωση και την αναπαραγωγή τους οι οποίες εφόσον δεν μπορούν να αντικατασταθούν από άλλες καταλληλότερες θεωρήθηκαν εξελεκτικά σταθερές στρατηγικές Κατά τους ΄Αγγλους εξελεκτικούς η φυσική επιλογή μπορεί πάντα να πετυχαίνει την άριστη λύση για το άτομο, τη λύση που μεγιστοποιεί την πιθανότητα επιβίωσης και αναπαραγωγής του. Στις αριστοποιητικές τεχνικές επίλυσης προβλημάτων επιλογής, δεν λαμβάνονται υπόψη οι γενετικές δυνατότητες που ενυπάρχουν στο γενετικό υπόβαθρο. Σε αυτές τις τεχνικές βασίζεται η εξελικτική ηθολογία

35 Ηθολογία και θεωρία των παιγνίων Η μελέτη της συμπεριφοράς των ζώων Δέχθηκε την επίδραση του δαρβινισμού και της συνθετικής θεωρίας Ο Δαρβίνος είχε ασχοληθεί με την ψυχολογία των ζώων και εκείνη του ανθρώπου και είχε εντοπίσει δύο σημεία ομοιοτήτων. Αυτό ενίσχυσε και την άποψη της εξελικτικής συνέχειας μεταξύ ανθρώπου και ανθρωποειδών πιθήκων, αλλά και πιθήκων και θηλαστικών Η ενασχόληση όμως των ζωολόγων με γενετικά καθορισμένες συμπεριφορές εντόμων και ζώων (ανελαστικές=ένστικτα) κατά το τέλος του 19ου αιώνα και στις αρχές του 20ου, οδηγούσε σε αντιδαρβινική στάση. Μια από τις αμερικάνικες σχολές ψυχολογίας πρότεινε ότι η λύση που βρίσκουν τα ζώα προκύπτει από τον μηχανισμό δοκιμής και απόρριψης των λαθεμένων επιλογών (trial and error) σε σειρά τυχαίων βηματισμών ένα από τους οποίους τύχαινε να είναι η λύση. Αυτό μπορεί να το δει κανείς αναλογικά με τις τυχαίες μεταλλαγές και την επιλογή τους( μηχανισμός δαρβινικής αρχής) Σε αυτό το χώρο έγινε προσπάθεια να εφαρμοσθεί επίσης η «θεωρία των παιγνίων» μια θεωρία δανεισμένη από την οικονομία.

36 Εξελικτική ψυχολογία Ερμηνεύει τις εγγενείς νοητικές δυνατότητες των ανθρώπων και τις συμπεριφορές ως προϊόντα της φυσικής επιλογής στο μακρύ χρονικό διάστημα που ο άνθρωπος ήταν κυνηγός και τροφοσυλλέκτης πριν από την γεωργική επανάσταση (βλ. 198)

37 Gerald Edelman 1929- Βραβείο Νόμπελ στην Ανοσολογία Η μάθηση βασίζεται σε ένα μηχανισμό που τον ονόμασε νευρωνικό δαρβινισμό Βασίστηκε σε αποτελέσματα του μοριακού βιολόγου Jean Pierre Changeux (Γάλλου, μαθητή του Monod) Η ενίσχυση μιας σύναψης αναλογεί με την επιβίωση του ατόμου όταν δρα σε αυτό η φυσική επιλογή, ενώ η αποδιάρθρωση μιας σύναψης ή ενός κυκλώματος αντιστοιχεί στο θάνατο του ατόμου. Η ισχυροποίηση της σύναψης μπορεί να μην είναι ισότιμη με τον πολλαπλασιασμό μιας ευνοϊκής μετάλλαξης όμως μπορεί να θεωρηθεί αντίστοιχη όρος αυτή.

38 H ΔΟΜΗ ΤΟΥ DNA James Watson και Francis Crick Το μοντέλο της διπλής δεξιόστροφης έλικας 1953 δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature BΡΑΒΕΙΟ ΝΟΜΠΕΛ

39 Jacques Monod / Francois Jacob 1910-1976 1920- Γάλλοι γενετιστές στο Ινστιτούτο παστέρ DNA  mRNA  πρωτεϊνη Μερικές αρχές του γενετικού κώδικα 1960 Ανακάλυψαν μια συστοιχία γονιδίων που ονομάσθηκε ΟΠΕΡΟΝΙΟ ( γενετικός μηχανισμός) Επιτρέπει τη σύνθεση πρωτεϊνών των γονιδίων που το ακολουθούσαν όταν χρειαζόταν να συντεθεί

40 Αποκρυπτογράφηση του γενετικού κώδικα ΗΠΑ 1961-1966: από βιοχημικούς J.H Matthaei-M. Nirenberg(1927-) -S. Ochoa (1905-1993)- H.G Khoana (1922-)

41 Προέλευση της ζωής Η επιλογή πραγματοποιείται σε αυτοδιπλασιαζόμενα συστήματα. Άρα η προέλευση της ζωής είναι εκτός του Δαρβινισμού ALEXANDER OPARIN (1894-1980) Ρώσος 1938 οι προβιωτικές περιβαλλοντολογικές συνθήκες ήταν αναγωγικές αφού το οξυγόνο αυξήθηκε στην ατμόσφαιρα με την εμφάνιση των φυτών ==ευνόησε την ανάπτυξη της ζωής 1953 Stanley L. Miller (1930- ) παρήγαγε αμινοξέα και οργανικές βάσεις από απλά συστατικά (ΝΗ4, Η, CH4) με επίδραση ηλεκτρικών εκκενώσεων FOX : σχημάτισε απλές πρωτεϊνες Α. Danchin σύνθεση οργανικών μορίων σε επιφάνεια αργιλικού πετρώματος Το πρώτο μόριο DNA / RNA

42 Edward O. Wilson 1928- Κοινωνιοβιολογία Αμερικανός εντομολόγος ειδικός στις κοινωνίες των μυρμηγκιών 1975: Sociobiology - προσπαθεί να ερμηνεύσει τα κοινωνικά φαινόμενα με βάση την εξέλιξη και ότι θεωρώντας ότι η βάση των κοινωνικών φαινομένων είναι γραμμένη στο γενετικό κώδικα, μέσω της φυσικής επιλογής / Προκαλεί μεγάλη αντίδραση Την εποχή του Δαρβίνου βιολόγοι και ανθρωπολόγοι είχαν διατυπώσει αυτή την αντίληψη. Όμως στο γύρισμα του αιώνα ο γάλλος κοινωνιολόγος Emil Durkheim και ο γερμανοαμερικανός Franz Boas αυτονόμησαν την κοινωνιολογία θεωρώντας ότι: τα κοινωνικά φαινόμενα μπορούν να ερμηνευθούν μόνο με βάση τις κοινωνικές έννοιες. Ο Wilson επανέφερε την παλιά θέση. Μολονότι στο βιβλίο του ασχολείται κυρίως με κοινωνίες εντόμων, πτηνών, θηλαστικών και ελάχιστα με τον άνθρωπο, από τότε αναπτύχθηκε μια βιολογική θεώρηση των κοινωνικών φαινομένων στον άνθρωπο υποστηρίζοντας ότι η χρονική περίοδος πριν από την γεωργική επανάσταση ήταν αυτή κατά την οποία έγινε η επιλογή για τις κοινωνικές ιδιότητες του ανθρώπου. Οι νέοι περιβαλλοντιστές αντέδρασαν θεωρώντας ότι τα κοινωνικά φαινόμενα κείνται έξω από την περιοχή που η βιολογία μπορεί να προσφέρει κάποια ερμηνευτική βοήθεια. Παρόλα αυτά η τάση εξαπλώθηκε. 1986 ο M. Ruse σε συνεργασία με τον Wilson προσπάθησαν να επεκτείνουν αυτές τις αντιλήψεις και την ΗΘΙΚΗ: ο άνθρωπος έχει γενετικά γραμμένες ηθικές αρχές που προήλθαν από τη φυσική επιλογή Η επέκταση συνεχίστηκε προς την αισθητική (σεξουαλική επιλογή- αισθητικές προτιμήσεις προς το ωραίο, και προς την επιστημολογία (ερμηνεύει την ιστορία της επιστήμης και των επιστημονικών θεωριών με ένα υπόδειγμα που μοιάζει με τη φυσική επιλογή- Donald Campbell-Karl Popper) Η εξελικτική επιστημολογία θεωρεί ότι το νοητικό μας όργανο η δομή και ο τρόπος παραγωγής λογικών συμπερασμάτων είναι γενετικά καθορισμένα, με εγγραφή που έγινε με τη φυσική επιλογή

43 Μοριακή βιολογία - Βιοτεχνολογία Το 1965 η μοριακή γενετική φθάνει σε μια ύφεση μια και έχει εξηγηθεί επαρκώς ο μηχανισμός της μεταφοράς της γενετικής πληροφορίας από τον γονότυπο στον φαινότυπο 1970: Αντίστροφη μεταγραφάση (RT). Το ένζυμο ανακαλύφθηκε ταυτόχρονα από δύο ανεξάρτητους ερευνητές H. Temin και David Baltimore DNA  RNA  πρωτεϊνες 1970: Ανακάλυψη ενζύμων περιορισμού. W.Arber, H O Smith D. Nathans Χρήση μεταφορέων για την εισαγωγή γενετικού υλικού σε ένα οργανισμό (πλασμίδια, ιοί, μεταθετά στοιχεία*(Barbara Mc Clinton 1948. δεν συμφωνούσε με τη γενετική του Morgan…..Nobel 1972). 1977: Αναπάντεχο εύρημα. Το DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων αποτελείται από εξώνια (αλληλουχίες βάσεων του DNA που συμμετέχουν στη σύνθεση της πρωτεΐνης) και από εσώνια (αλληλουχίες που δεν μεταφράζονται). Κατά την μεταγραφή τα εσώνια απορρίπτονται και τα κομμάτια των εξωνίων ενώνονται και σχηματίζουν το mRNA που θα δώσει την πρωτεΐνη.  Συζητήσεις με θέμα την Εξέλιξη Αλληλούχιση νουκλεοτιδικών αλυσίδων (Sanger 1997)

44 Coevolution: Συνεργική εξέλιξη Υπερβαίνει την δαρβινισμό και την συνθετική θεωρία Εμπλουτίζεται με τα δεδομένα της κυτταρικής και μοριακής βιολογίας Πολυαξονική επιλογή: γίνεται σε κάθε επίπεδο αρτιώσεως των έμβιων συστημάτων Είναι μια σφαιρική θεωρία της εξέλιξης που συμπληρώνει τον Δαρβινισμό και την σύνθεση τοποθετώντας τους σε ένα ερμηνευτικό πλαίσιο ευρύτερο και περισσότερο προσαρμοσμένο στα νέα δεδομένα

45 1975-1980 : Γενετική μηχανική Εισαγωγή γονιδίων από μακρινά είδη σε άλλα. Προκάλεσε πανικό και κοινωνικές αντιδράσεις Βιοτεχνολογία με τη δημιουργία μεγάλων ποσοτήτων πρωτεϊνών για φαρμακευτικούς σκοπούς με τη χρήση γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων Εμπορευματοποίηση του DNA Νέες τεχνολογίες: αλληλούχιση των βάσεων 1977 F. Sanger, 1978 από Α.Maxam και W. Gilbert Αλυσιδωτή αντίδραση της πολυμεράσης PCR το 1985 Δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών που έχου σταθερα ενσωματωμένα επιλεγμένα γονίδια Βιοπληροφορική

46 Ηuman Genome project Αποτελεί τη βάση για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών και νέων κλάδων της βιολογίας Αλλάζει τον τρόπο σκέψης.

47 Μοριακή βιολογία κυττάρου Ογκογονίδια Κατασταλτικά ογκογονίδια Συνοδές πρωτεϊνες Μονοπάτια μεταφοράς σήματος – κίνηση πρωτείνών – πολυπλοκότητα κυτταρικής μηχανής

48 20ος αιώνας Δύο ενοποιητικές τάσεις Συνθετική Θεωρία της εξέλιξης Μελέτη βιολογικών φαινομένων σε μοριακό επίπεδο Στηρίζουν η μία την άλλη Νέα τεχνολογία, νέα μηχανική Θρίαμβος του μεθοδολογικού αναγωγισμού Άγνωστοι τομείς: συμπεριφορά, γνώση, εγκέφαλος Χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος “HGP”

49 Ο Δαρβίνος δεν μπόρεσε να εξηγήσει ποτέ τον μηχανισμό της κληρονομικότητας. Το κενό προσπάθησε να το καλύψει με την θεωρία της παγγένεσης (προσπαθεί να εξηγήσει την κληρονόμηση των επίκτητων χαρακτηριστικών προτείνοντας ότι μικροί κόκκοι μεταναστεύουν από όλα τα μέρη του σώματος στις γονάδες όπου και ενσωματώνονται στους γαμέτες. Θυμίζει την θεωρία του προσχηματισμού αλλά αποφεύγει τη δυσκολία του εγκιβωτισμού (Ο Δαρβίνος είχε τη δημοσίευση του Μέντελ όμως βρέθηκε με άκοπα τα φύλλα)

50 Ο Mendel εισήγαγε τρεις σημαντικές καινοτομίες, οπότε μπόρεσε να κατανοήσει τον μηχανισμό της κληρονομικότητας Επικεντρώθηκε σε ένα μόνο χαρακτηριστικό και στη συνέχεια σε περισσότερα Άρχισε να μετρά. Απέκτησε έτσι στατιστικά δεδομένα Διασταύρωνε αμιγή στελέχη ως προς τα χαρακτηριστικά που εξέταζε. Μπόρεσε έτσι να παρατηρήσει το φαινόμενο της διάχυσης/ κυρίαρχα χαρακτηριστικά/ υπολειπόμενα ====  Μονάδες /παράγοντες κληρονομικότητας που μπορούσαν να βρίσκονται σε περισσότερες από μία μορφή