Novos avances en bioloxía XIX. século

1994/05/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Historia

Como vimos antes, XIX. Paira finais do século XX os amantes da natureza consideraban definitiva a obra de Darwin, xa que a evolución a través da selección natural era considerada como un principio establecido. A continuación, a investigación embriológica paira lograr una maior precisión víana paira camiños prósperos, xa que segundo as hipóteses de Meckel e Haeckel, a historia dun ser embriológico sería refacer en miniatura a historia da súa especie.

Podemos pensar que había excepcións. Por unha banda, De Vries investigaba sobre os cambios e alcanzou un enorme prestixio polas súas consecuencias hereditarias. Por outra banda, Bateson en 1890 criticou as probas da “lei” de Haeckel e os seus fundamentos lóxicos e propuxo volver aos camiños de Darwin. As ideas de Darwin sobre as orixes das especies que entón se atopaban na pila, tiveron algúns obstáculos. As máis importantes foron, segundo Bateson:

“A primeira dificultade refírese á magnitude dos cambios que dan lugar a novas formas. Considérase que os cambios que producen as especies en todos os seres antigos sobre a evolución son pequenos, aínda que moitas veces non se diga explicitamente. Pero si son pequenos, que vantaxes ou vantaxes achegan aos que os teñen sobre os seus compañeiros? Esta dificultade coñécese co nome de “pequenos cambios ou iniciais”.

A segunda dificultade é similar. Considerando que estes cambios se producen, se se manteñen e perpetúanse, xerarían novas especies. Como os poden manter? Non se poden eliminar estes cambios cando se mesturan cos que non teñen seres que teñen? A esta segunda dificultade denomínaselle "resultado destrutivo do cruzamento".

A isto Bateson engadiu que, como sabe calquera persoa que se dedica á cría de plantas ou animais, aínda que en moitos casos aparecen pequenas variacións con respecto ao que se considera normal nos seres, noutros moitos son grandes. As investigacións sobre este tema paira finais de século bastaban paira comprobar que as mutacións bruscas non eran moi ocasionais e que moitas veces estas mutacións pasaban aos seus descendentes. Desta forma poden aparecer novos cambios, pero non especies.

Con todo, o motivo e a causa destes cambios non se coñecían e, tal e como aparecían, debían tomarse simplemente. Pero naqueles anos coñecéronse novas obras, mellor devandito, esquecíanse de antigas obras de interese como as de Mendel.

Johann Mendel naceu en Henomorf (Alemaña) en 1822 nunha familia campesiña. Tras os estudos elementais, entrou no convento dos agostiños e aos vinte e un anos ordenouse sacerdote, pasando posteriormente a denominarse Gregor, o mundo da ciencia. O seu desexo de dedicarse ao ensino da ciencia levoulle a realizar estudos especiais na universidade de Viena. Logo na Escola Superior de Br\nn ensinou ao longo de catorce anos física e ciencias naturais. Con todo, realizou o seu maior traballo e as súas investigacións máis prolíficas no propio mosteiro de Brünn.

En 1856 Mendel iniciou as súas investigacións cruzando guisantes de distintas razas na horta do seu mosteiro. Aínda que ao principio parece que o considerou como un pasatempo ou un xogo, pronto, á vista dos resultados, desencadeouse una paixón investigadora con personalidade propia. Con ensaios repetidos e cambios descubriu as leis xerais da hibridación. Tras iso, durante oito anos, en solitario, dedicouse a comprobar os logros obtidos. Durante este tempo, como se di, explorou minuciosamente doce mil plantas.

Todo este traballo recolleuno no informe titulado “Ensaios sobre plantas híbridas” e explicouno á Asociación de Historia Natural de Brognn en 1865. Aquela asociación, ao parecer, non era das máis altas e non lle deron ningunha importancia.

Á vista diso, Mendel enviou a súa obra a uns científicos (entre outros, Von Nágeli, catedrático da botánica de Munich, moi alto naquela época), pero del só recibiu una resposta de cortesía, quizá por considerala como consecuencia dun xogo de entretemento dun frade botánico.

Ante a mala acollida que sufriu, e vendo a dificultade paira aprobar as súas obras, Mendel perdeu aos poucos a súa paixón pola ciencia. En 1868 foi nomeado prelado e debido aos traballos que este cargo lle xerou na diocese, dedicou os seus esforzos á ciencia neste sentido. Por iso, até a súa morte, o 6 de xaneiro de 1884. Dedicouse ás tarefas eclesiásticas.

No informe titulado “Ensaios sobre plantas híbridas” recóllese una declaración das leis que sustentan a xenética actual e que levan o nome de Mendel. Na introdución do traballo, Mendel lembrou os traballos dos científicos que antes traballara nas investigacións dos híbridos, e explicou en que consiste e como abordará o problema.

Neste traballo aparecen dúas leis fundamentais: a primeira é a da disfunción de caracteres (que xa se coñecía anteriormente) e a segunda a da independencia de devanditos caracteres. A investigación de Mendel comezou explorando un guisante, o Pisum sativum. Estudou o cruzamento das guisantes de semente lisa (L) e rugosa (Z). Na primeira xeración, chamada F1, só aparecen sementes suaves. Pero se estes últimos crúzanse entre si, na segunda xeración (F2) aparecen o 75% de guisantes tipo L e o 25% tipo Z. No híbrido F1 o carácter Z (subxacente) estaba oculto e só aparecía o carácter L (principal), pero no híbrido F2 volverá aparecer Z.

As leis de Mendel permíteno. O híbrido F1 é de tipo LZ, onde os gametos L e Z son iguais. Por iso, una vez cruzados estes híbridos, no híbrido F2, teremos os seguintes catro tipos de híbridos: LT, LZ, LZ e ZZ. Neles os de LL serán suaves. Tamén os de LZ, xa que o carácter L é o principal respecto de Z, pero os de ZZ serán rugosos. Por tanto, as proporcións anteriores serán do 75% lisas e do 25% rugosas.

Mendel tamén utilizou guisantes con varios caracteres: sementes lisas e amarelas por unha banda e engurras e verdes por outro. Neste caso existían catro tipos de gametos: pulido amarelo-rugoso, rugoso-amarelado, pulido-verde e rugoso verde, polo que dezaseis combinacións nas proporcións 9, 3, 3, 1, sendo lisa e amarela o carácter principal e verde e a rugosidad inferior.

Debido aos resultados obtidos por Mendel, observábase que os caracteres hereditarios estaban relacionados cos elementos que podían ser distribuídos, polo que se indicaba una discontinuidad no patrimonio da herdanza.

En Mendel aparecen todos os elementos da xenética moderna: as leis da hibridación e os seus usos. A conceptuación de Mendel foi moi concreta. Non se trata dunha intuición nubrada como ocorre nos traballos iniciais, senón de algo maduro e humillado. Deixando ao carón a terminología, a obra de Mendel pode considerarse hoxe escrita. Por tanto, no campo da ciencia da herdanza, Mendel non pode ser considerado un pioneiro, senón un creador de devandita ciencia.

Como dixemos antes, todo este traballo foi descartado e aquel frade, cunha gran paciencia, tivo que deixar todos os seus logros ao trinta e cinco anos de silencio, é dicir, até a súa morte. En 1900 De Vries, Correns e Tscherma descubriron, confirmaron e divulgaron os traballos de Mendel.

Debido á tendencia aceptada no mundo da física actual, resulta moi adecuado expresar as calidades biolóxicas, por dicilo dalgunha maneira, a través de unidades atómicas baixo a lexislación de probabilidade. Se non é posible predicir o movemento dun átomo ou electrón concreto, ocorre o mesmo co tipo de herdanza que aparecerá nun organismo especial, pero en ambos os casos podemos calcular probabilidades e si tomamos un número moi elevado podemos ter seguridade de que se cumprirán as predicións.

Como vimos, na investigación da herdanza hai que ter en conta a especificidad dos caracteres, é dicir, si son predominantes ou sub-decisivos. Un pode transmitir o carácter principal aos seus descendentes, a condición de que teña claro que o ten.

Pola contra, nalgúns casos pode aparecer algún carácter subxacente sen que previamente deuse conta nalgún dos seguintes. No caso de que dous seres que levan un carácter subxacente (aínda que non aparezan) nas súas células se fecundan entre si, devandito carácter subxacente aparecerá claramente no 25% dos seus descendentes.

Con todo, na maioría dos casos os problemas hereditarios son moito máis complicados que o visto con dous caracteres. Ademais, algunhas calidades poden ser predominantes ou sub-sexuais. Outras veces os caracteres aparecen por parellas, é dicir, uno non aparece si non aparece o outro, e viceversa. Noutros casos son incompatibles e nunca aparecerán xuntos.

Moitos caracteres mendelianos identificáronse en plantas e animais e utilizouse este método paira mellorar as razas, aumentar certas peculiaridades e descartar outras. Por tanto, mediante estas técnicas abandonáronse os métodos de ponderación, deixando paso aos métodos científicos. Por exemplo, Biffen conseguiu un tipo de trigo moi rico no que, tras unha longa serie de ensaios baseados nas leis de Mendel, aparecían inmunidades ao moho, alta fertilidade e outras particularidades positivas.

Cando se descubriron os traballos de Mendel coñecíase a estrutura da célula e observouse que dentro do núcleo de cada célula hai uns corpos filamentosos, chamados cromosomas. O número de cromosomas no óvulo fecundado pola combinación de dúas células germinales (o caso máis sinxelo) é o dobre, dous por clase, uno por cada proxenitor. Ao dividir o óculo tamén se divide cada cromosoma, pasando cada parte a cada célula de fillos. Así, cada nova célula recibe un cromosoma de cada cromosoma inicial. O mesmo ocorre con cada división seguinte. En consecuencia, cada célula vexetal e animal ten una dobre serie de cromosomas procedentes de cada proxenitor.

Nun principio as células germinales tamén teñen una dobre serie de cromosomas, pero na última transformación, é dicir, a unión dos espermatozoos e os óvulos realízase por parellas. Entón o tipo de división é diferente: en lugar de dividir os cromosomas propiamente devanditos, os de cada parella divídense e cada un pasa ás células dos seus fillos. Así, a célula germinal adulta recibe un ou outro de cada parella cromosómica.

XIX. A finais do século XX e principios do XX, algúns expertos descubriron a afinidade entre os efectos da herdanza de Mendel e os fenómenos celulares. Pero o que se lle deu formulación científica foi Sutton. Sutton observou que os cromosomas teñen una distribución como factor hereditario e que en cada caso párelos de factores e os cromosomas distribúense independentemente da outra. Con todo, dado que o número de factores hereditarios respecto das paredes do cromosoma é moi elevado, hai factores diferentes que están combinados no mesmo cromosoma e, por tanto, que aparezan unidos é perfectamente normal.

A partir de 1910 Morgan e os seus compañeiros analizaron máis a fondo estas relacións. Atopouse una relación numérica entre o número de grupos de calidades da herdanza e o número de pares de cromosomas. Esta cantidade é de sete paira o guisante, oito paira o trigo, vinte paira a rata e trinta e tres paira o home. Por iso, aínda que o número de pares de cromosomas non sexa moi elevado, os tipos posibles de células germinales son moi numerosos (máis dun millón) e as combinacións posibles de dúas delas son moito máis amplas. Por iso, é fácil entender por que dous seres da mesma raza non se forman exactamente igual.

Mentres a investigación da herdanza ía na liña de Mendel, tamén se desenvolveu outro tipo de investigación, o camiño da estatística. Paira iso había que ter en conta grandes cantidades e aos cambios humanos adecuouse a teoría da probabilidade e, con ela, a marxe estatística da combustión.

A curva normal da combustión obtense por un número moi elevado de elementos, pero De Vries clarificou os riscos que se poden presentar ao aplicar esta teoría no ámbito da herdanza.

A figura superior mostra as variacións de lonxitude dos tres tipos de froita. Mentres que as lonxitudes danse en liña horizontal, en vertical márcase cunha lonxitude fixa o número de elementos. As curvas A e C son moi similares ás normais e en cada una delas existe una lonxitude media clara. Pola contra, podemos observar que na curva B hai polo menos dous subgrupos. Se tomamos as tres froitas á vez, en lugar de ter tres curvas, só teriamos una, e isto tería a aparencia de normal. Por tanto, tomando datos a miúdo en branco, non se pode saber se todos os elementos recibidos son do mesmo tipo ou de distintos subgrupos.

Algúns investigadores analizaron o comportamento dos elementos baleiros. Partían dun único elemento paira formar un grupo baleiro (por exemplo, un baberrun), e mediante a autofecundación conseguían os descendentes. Os cambios que presentaban estes elementos baleiros axustábanse á lei da combustión. Pero estes cambios non pasaban pola herdanza, é dicir, tomando os elementos máis grandes dese grupo conseguido, os seus descendentes non eran maiores, senón que se dirixían a un tamaño normal do grupo.

Á marxe da investigación dos elementos puramente enunciados, a mestura de caracteres antigos en calquera raza natural dá lugar a cambios que se transmiten de pais a fillos desde a antigüidade. Se os dous pais elixen paira transmitir una peculiaridade, existe una maior probabilidade de que os fillos adquiran esa peculiaridade. Por exemplo, se tomamos altura paira investigar en humanos, se os pais son longos, é dicir, maiores que a media da poboación, os fillos tenderán a ser así.

Pero debido ás investigacións do Sr. Vilmorin, que no seu día pasaron como as de Mendel no leito, os mellores resultados no crecemento das plantas non se conseguen elixindo como pais uns elementos especiais, senón seleccionando elementos de bo rendemento medio.

Durante moito tempo biometristas e vaqueiros tiveron fortes debates. Agora considéranse complementarias as dúas vías paira a adecuada investigación da herdanza, polo que deben terse en conta ambas.