Essai sur la génétique: l'hérédité porteuse de cellules vivantes

Essai sur la génétique: l'hérédité porteuse de la cellule vivante!

L'un des aspects les plus remarquables de la vie est sa capacité non seulement à rechercher en permanence des états d'équilibre dynamique en relation avec l'environnement, mais également à produire des copies remarquablement fidèles de lui-même pendant d'innombrables générations.

De nombreuses plantes et animaux existent aujourd'hui sous une forme pratiquement identique à celle de leurs ancêtres il y a des milliers d'années. De nombreuses espèces de la vie actuelle semblent ressembler étroitement, sinon dupliquer, à des ancêtres d'il y a plusieurs milliers d'années. L'homme de Cro-Magnon, il y a 25 000 ans, était physiquement très différent de l'homme moderne.

Les porteurs de l'hérédité:

Les noyaux de cellules vivantes contiennent de minuscules bâtons ressemblant à des bâtonnets formés par paires, les chromosomes (ainsi nommés en raison de leur capacité à absorber certains colorants). Les deux ensembles semblent à l'examen identiques ou presque. Bien que les chromosomes d'une cellule puissent varier considérablement en taille et en forme, chaque chromosome aura un «compagnon» d'approximativement la même taille et la même forme. Lorsque la reproduction est sexuelle, un ensemble représente l'héritage du père; l'autre établit l'héritage de la mère. Le nombre de chromosomes dans une cellule vivante varie d'une espèce d'animal ou de plante à une autre. Chez l'homme, il y a vingt-trois paires.

Les chromosomes portent ce que Schrodinger a appelé un «script de code». Ce script code dirige le développement de l'organisme depuis le moment où l'œuf est fécondé jusqu'à l'état adulte et régit de manière importante le fonctionnement biologique de l'organisme tout au long de la vie.

Pour utiliser une analogie extrêmement simpliste et beaucoup trop mécanique, nous pourrions dire que les porteurs chromosomiques de l'hérédité fonctionnent comme les bandes ou les cartes perforées qui sont introduites dans les machines de calcul électroniques. Ils font en sorte qu'une machine exécute une série d'étapes prévisibles. Cette analogie serait plus complète si l’un des processus induits dans l’ordinateur consistait en la duplication de la machine respective, complétée par un ensemble identique de bandes ou de cartes perforées.

Le duplicateur «procréé» s'engagerait alors dans les mêmes processus, la duplication de soi et tout le reste, et cela se poursuivrait indéfiniment. Pour que l'analogie soit parfaite, la reproduction d'un ordinateur nécessiterait les fonctions de deux ordinateurs parents, «masculin» et «féminin», qui contribueraient chacun à produire un ensemble de ses propres bandes ou cartes perforées qui fonctionneraient conjointement. dans la direction du fonctionnement de la progéniture.

Jusqu'à une décennie environ, les biologistes pensaient qu'une caractéristique spécifique d'un organisme est régie par une région spécifique d'un chromosome ou par une paire de chromosomes appariés. Cette région a été appelée gène. Avant 1953, les biologistes avaient conçu un gène pour qu’il s’agisse d’une molécule protéique extrêmement complexe. Cependant, la théorie des gènes a connu une révolution au cours des dernières années.

Premièrement, il a été découvert que le vecteur chimique des caractères héréditaires n’est pas une protéine mais un acide chimique, l’acide désoxyribonucléique - l’ADN en abrégé - qui est centré dans le noyau des cellules. L'acide ribonucléique (ARN), quasi-réplique de l'ADN, sort des noyaux cellulaires dans le cytoplasme ou les couches externes de la cellule. Ainsi, l'ARN transmet effectivement les informations héréditaires codées de l'ADN à d'autres tissus.

Les chromosomes sont principalement constitués de molécules d'ADN. L'ADN, grâce à l'utilisation de son «produit chimique partenaire», l'ARN, a la capacité unique de se reproduire à l'identique lorsque son environnement contient les matières premières nécessaires. Cependant, la duplication des gènes chromosomiques n'est en aucun cas la seule fonction de l'ADN.

Au travers des travaux pionniers d’André Lwoff, Jacques Monod et François Jacob de l’Institut Pasteur de Paris, il apparaît établi que, lorsqu’une substance étrangère est introduite dans une cellule, elle déclenche la production de l’ADN de la cellule en enzyme nécessaire à la conversion de la substance. substance à une forme chimique que les cellules peuvent utiliser pour se développer et se multiplier.

Ainsi, dans un sens, la fonction fondamentale des gènes peut être activée ou désactivée - ils peuvent effectuer des tâches autres que la simple transmission de caractéristiques héréditaires. Les recherches se poursuivent et, au moment où nous écrivons ces lignes, il semble évident que nous n’avons peut-être pas encore beaucoup de connaissances sur les fonctions de l’ADN. Il est toutefois évident qu’il s’agit d’une sorte de «cerveau dans la cellule» (pour utiliser une analogie grossière), dont toutes les implications nous obligent à réviser fondamentalement notre conception de la cellule et peut-être la nature même de la vie.

Une deuxième découverte majeure a été que les molécules d'ADN dans un chromosome ne fonctionnent généralement pas indépendamment les unes des autres. Ils ont tendance à travailler en équipe, en ce sens que le fonctionnement de l'un affecte le fonctionnement des autres. Une autorité conçoit un chromosome comme une «hiérarchie de champs» plutôt que comme un assemblage de particules. Le concept de gène est toujours utile, mais il semble maintenant préférable de penser à un gène en fonction d'une région d'un chromosome plutôt qu'en tant que particule spécifique.

Comme nous l'avons vu, les chromosomes se produisent dans les cellules du corps par paires appariées. Apparemment, leurs fonctions - gènes - se produisent également par paires appariées, une de chaque paire étant associée à un chromosome, son partenaire avec le chromosome apparié. Lorsque nous disons qu'une caractéristique héréditaire, comme la couleur de la peau, est régie par un groupe de gènes, nous entendons en réalité une paire de groupes de gènes.

Cependant, il est courant qu'un membre d'une paire de gènes ou d'une paire de groupes de gènes soit récessif; en d'autres termes, lorsqu'il est associé à un gène ou à un groupe de gènes dominant, il ne parvient pas à rendre ses caractéristiques évidentes dans la structure corporelle résultante. Ainsi, lorsqu'un gène pour les yeux bruns est associé à un gène pour les yeux bleus, le gène pour les yeux bruns prévaut. Pour qu'une personne ait les yeux bleus, elle doit porter deux gènes récessifs pour le bleu.

La couleur des yeux est l’une des rares caractéristiques de l’être humain apparemment régie par un seul couple de gènes. Parmi ces autres caractéristiques figurent le groupe sanguin, l'albinisme et la «cécité du goût» pour certains produits chimiques. Dans ces cas, si nous connaissons l'histoire génétique d'un homme et d'une femme depuis quelques générations, nous pouvons prédire avec une précision considérable la proportion d'enfants susceptibles de présenter un trait donné. Ce type d'héritage suit les principes mendéliens, c'est-à-dire les principes d'hérédité formulés par Gregor, Mendel (1822-1884). Les caractéristiques ainsi héritées sont «clairement définies» en ce sens qu'elles apparaissent intégralement ou pas du tout.

Mais, beaucoup plus commun parmi les êtres humains sont des caractéristiques héritées qui sont le résultat de la fusion, c’est-à-dire de l’interaction d’équipes de gènes. Ces caractéristiques ne suivent pas le principe du tout ou rien; ils apparaissent comme un point sur un continuum. Les bons exemples chez les humains sont la taille, la couleur de la peau et la prédisposition à certaines maladies. Il est très difficile de prédire le résultat du mélange; Par exemple, même si nous connaissions la couleur de peau des ancêtres d'un bébé pendant plusieurs générations, il ne serait toujours pas prudent de prédire la couleur du bébé avant sa naissance.

Bien sûr, en raison de la manière dont les facteurs environnementaux peuvent apparemment influencer les traits physiques, il n’est jamais prudent de prédire qu’un type particulier de trait héréditaire apparaîtra chez une progéniture adulte. Ce phénomène est suffisamment important pour être approfondi.

La structure des gènes d'un organisme est appelée génotype, sa structure chromosomique interne. Le génotype régit ce qu'un organisme peut devenir dans un environnement donné et détermine également les caractéristiques héréditaires qu'un organisme peut transmettre à sa progéniture (bien que, si la reproduction est hétérosexuelle, le génotype de la progéniture est bien sûr un produit du génotype des deux pères et mère).

L'aspect externe d'un organisme s'appelle son phénotype. Le phénotype semble toujours être un produit de ses influences génotypiques et environnementales. Les phénotypes peuvent varier considérablement même lorsque les génotypes restent les mêmes. Par exemple, lorsque des personnes d’origine asiatique déménagent aux États-Unis, leurs enfants (s’ils sont élevés dans ce pays) ont tendance à être plus grands que leurs parents et leurs petits-enfants encore plus grands. Cela signifie un changement de phénotype mais pas nécessairement un changement de génotype. Une meilleure alimentation peut augmenter la taille des générations futures sans pour autant changer leur potentiel héréditaire. Inversement, deux personnes pourraient avoir le même phénotype pour un caractère donné mais un génotype différent.

Les généticiens modernes ont tendance à accorder moins de poids que leurs ancêtres à l'influence du génotype. Certes, l'héritage génétique compte pour beaucoup dans la détermination du type d'adulte qu'une personne deviendra, mais le fait est que nous ne connaissons pas le rôle exact que joue le génotype dans la détermination du phénotype. Les scientifiques avaient l'habitude de débattre de ce qu'ils appelaient la question de la nature-nourrir.

La question pourrait être formulée ainsi: Quelles sont les caractéristiques d’un organisme qui sont des produits de l’héritage physique et lesquelles sont des produits qui ont une influence sur l’environnement? Mais les scientifiques modernes ont pratiquement abandonné le débat sur cette question. beaucoup disent que, comme nous n'avons aucun moyen adéquat de vérifier les faits, il est inutile de poursuivre un tel débat.

Les meilleures études sur l'effet du patrimoine génétique sont celles menées sur des jumeaux identiques. Étant donné que les jumeaux identiques résultent de la division d'un seul œuf fécondé, ils ont vraisemblablement des gènes identiques. Ce qui est déterminé par l'hérédité devrait donc apparaître exactement sous la même forme chez les deux jumeaux - sous réserve, bien sûr, de la modification de l'environnement qui aurait pu se produire.

Il est vrai que les jumeaux identiques se ressemblent généralement beaucoup, parfois au point que leurs parents peuvent à peine les différencier. Cependant, ce fait n'implique pas nécessairement qu'ils se ressemblent à d'autres égards.

Selon une étude, la différence de QI de jumeaux identiques élevés ensemble est de 3, 1 points; celui des jumeaux fraternels élevés ensemble, 8, 5 points. Cependant, les autorités soulignent que les études identiques sur les jumeaux ne veulent pas dire grand chose. La plupart des études sur les jumeaux impliquent des jumeaux élevés ensemble, et des jumeaux identiques partagent un environnement plus similaire que les frères et soeurs non jumeaux. Ils s'identifient étroitement les uns aux autres et découvrent le monde qui les entoure dans les mêmes termes. En outre, ils partagent normalement le même régime alimentaire et les mêmes soins médicaux.

Le type d'étude le plus valable en ce qui concerne la controverse nature-nourrir est celui de jumeaux identiques séparés en bas âge et élevés hors de contact les uns avec les autres et dans des environnements différents. Dans ces conditions, les jumeaux ont tendance à être moins semblables; par exemple, la différence moyenne de score de QI double la valeur de identique! Les victoires sont élevées ensemble. Mais un nombre insuffisant de cas de jumeaux identiques élevés séparément dans des environnements différents ont jusqu'à présent été étudiés pour nous en apprendre beaucoup sur ce qui est concluant. Nous restons sur un terrain plus sûr lorsque nous refusons de dire que certains traits sont héréditaires et que d'autres sont acquis. Il semble probable que tous les traits physiques représentent un mélange des deux influences.

Les traits de personnalité sont-ils hérités?

Cette question a une réponse facile: aucune preuve! Il est évident que certains traits de personnalité apparaissent régulièrement dans une famille et non dans une autre. Une proportion considérable des membres d'une famille peut être exceptionnellement énergique ou paresseux, exceptionnellement excitable ou inhabituellement flegmatique, anormalement vive ou anormalement lente à la colère, anormalement amoureuse ou anormalement froide.

Cependant, l'apparition fréquente d'un trait de personnalité donné dans une lignée familiale donnée peut facilement être expliquée par l'héritage social ou culturel. John Jr. peut avoir l’air vif, car il a constaté que dans de nombreuses situations, le tempérament tout aussi rapide de John Sr. donne les résultats souhaités.

Lorsque cela se produit, le trait de personnalité est appris et non hérité génétiquement. À notre connaissance, tous les traits de personnalité sont appris. Cependant, nous n'avons aucune preuve concluante que cela est vrai. Si nous apprenons un jour à mener des études significatives dans ce domaine, nous découvrirons peut-être que certains traits de personnalité ont une base génétique.

Certaines personnes sont ce que nous appelons des «cordés». ils sont exceptionnellement sensibles et facilement contrariés. Ce type de personnalité en particulier pourrait bien s’avérer être en partie un produit d’un modèle de gène particulier. Mais nous ne savons pas que c'est le cas.

Quand quelqu'un dit que Mary, qui a été prise en flagrant délit de vol à l'étalage, «s'en va honnêtement», il veut généralement dire qu'elle a hérité d'une tendance qui est apparue dans la famille auparavant - peut-être que la tante Maude de Mary était aussi un voleur à l'étalage. Imposer un tel comportement à l'héritage, c'est aller bien au-delà des preuves.

La position la plus sage pour un enseignant est que l’héritage physique en lui-même a rarement une importance cruciale. C'est-à-dire qu'en tant qu'enseignants, nous pouvons obtenir peu d'indices sur la manière de gérer un enfant ou un jeune à partir de la connaissance de sa constitution génétique, même si nous en avons une. Ce qui est d’une importance vitale, c’est la capacité de l’enfant à se modifier par l’interaction avec un environnement. Tous sauf les désespérément défectueux ont cette capacité.

Race et génétique:

La génétique moderne nous aide à mieux comprendre ce qu'est une race et en quoi les races diffèrent. Deux caractéristiques des gènes sont d’une importance primordiale à cet égard. L'une des caractéristiques est que la fonction d'une molécule d'ADN particulière ou d'un groupe de ces molécules (équipe de gènes) coopérant reste stable pendant une durée indéterminée.

Des mutations, à traiter dans la section suivante, se produisent; mais, sauf mutations, les fonctions des gènes ne changent pas. Ainsi, un gène produisant des yeux bruns continuera à le faire indéfiniment. De plus, dans la mesure où nous le savons, la structure moléculaire d’un tel gène est la même, qu’il s’agisse d’un Noir, d’un Suédois ou d’un Polynésien.

Une deuxième caractéristique des gènes est qu'ils semblent pouvoir varier indépendamment. À première vue, cette affirmation peut sembler contredire l’affirmation antérieure selon laquelle la plupart des traits physiques sont le produit d’équipes de gènes et qu’un chromosome peut être mieux compris comme un «champ de forces» avec des lys d’interaction extrêmement complexes.

Cependant, si nous considérons la variation de gène indépendante comme relative - c'est-à-dire non absolument indépendante, mais relativement indépendante - il n'y a pas de contradiction. En raison de cette deuxième caractéristique des gènes, des gènes qui produisent une grande taille peuvent apparaître chez les personnes porteuses de gènes pour peau noire ou blanche, nez étroit ou large, cheveux blonds ou noirs, yeux bleus ou bruns. Ainsi, tout trait héréditaire peut apparaître conjointement avec tout autre trait.

Ces deux principes génétiques donnent un sens à la définition suivante de la race: «Les races sont des populations qui diffèrent par la commune de certains de leurs gènes». Ainsi, dans une race donnée, un trait donné, tel que la hauteur, peut apparaître plus souvent que dans une autre race. Une nuance de peau particulière peut être plus commune dans une race que dans une autre.

Cela ne signifie pas que les gènes capables de produire des caractères très différents de ceux qui sont habituels sont absents d’une race; cela signifie plutôt qu'il existe des «traits de majorité» qui sont suffisamment communs pour que la plupart des membres d'une race se distinguent de la plupart des membres d'une autre race.

Cette définition n’est pas exempte de difficultés, en ce sens qu’il reste encore à décider quels traits caractéristiques utiliser pour définir une race particulière. Si nous n’utilisons qu’une caractéristique, telle que la couleur de la peau, et supposons que toute personne ayant une peau noire appartient à une «race noire», nous devons inclure les peuples qui se distinguent nettement les uns des autres par d’autres caractéristiques (comme les Indiens d’Asie, les Mélanésiens, etc.). Africains).

Il est donc nécessaire d’utiliser plusieurs caractères faciles à mesurer et qui tendent à se combiner. Les anthropologues ont utilisé la couleur de la peau, la couleur et la texture des cheveux, la couleur des yeux, la forme de la tête et la stature. Les schémas de classification actuellement utilisés proposent généralement trois races primaires, ou races raciales: caucasoïde, négroïde et mongoloïde.

Dans ce cadre, plusieurs centaines de races distinctes peuvent être identifiées, par exemple nordique, alpine, méditerranéenne, arménoïde, hindi, etc. Étant donné que la base actuellement utilisée pour classer les personnes racialement est arbitraire et que, apparemment, le mélange racial s'est produit depuis le tout premier développement de races distinctes, nous ne pouvons que conclure que le concept de race n'est pas très significatif. Dans les mots de Dunn et Dobzhansky. "Lorsque nous disons que deux populations sont racialement différentes, nous ne disons pas grand chose."

Il peut y avoir de grandes différences culturelles entre les races, mais il s'agit d'une question d'apprentissage et non d'un produit de différence biologique. Personne n'a encore été en mesure de prouver scientifiquement qu'il soit défendable qu'une race est supérieure à une autre d'une manière que nous considérons importante.

Certaines races ont tendance à être physiquement plus puissantes que d'autres, certaines peuvent résister au froid mieux que d'autres, certaines peuvent mieux résister à la chaleur que d'autres - mais ce sont des questions relativement mineures. Rien ne prouve qu'une race ait une capacité supérieure de comportement intelligent ou un monopole sur la moralité.

Bien que les différences culturelles puissent à certains endroits rendre imprécis les mariages interraciaux, il n’existe aucun dommage biologique connu pouvant résulter du mélange racial. Au contraire, l'expérience de l'hybridation dans le règne végétal et animal suggère qu'une souche hybride peut être biologiquement meilleure, c'est-à-dire plus forte et plus vigoureuse, que les variétés parentes.

De nombreux spécialistes des sciences sociales estiment que, finalement, les mariages mixtes raciaux, largement répandus, constitueront la seule solution finale au problème des préjugés raciaux.

Le principal enseignement racial que la génétique moderne offre aux futurs enseignants est qu’il n’existe aucune limite biologique connue qui empêche une race d’apprendre ce que d’autres races ont appris. Cependant, les limitations culturelles peuvent être assez graves et peuvent nécessiter des générations à surmonter.

Les enseignants doivent reconnaître que, en raison de leur contexte culturel, certaines races surpassent généralement celles de la classe américaine moyenne. Par exemple, les auteurs vivent dans une communauté où la population sino-américaine est relativement nombreuse et où les enfants et les jeunes chinois ont généralement des performances élevées dans les matières enseignées. Une tradition culturelle de recherche de prix, qui remonte des milliers d’années, explique sans aucun doute la performance chinoise.