Gene

Sisenemise navigeerimine

• Sissesõidu sisu
• Bibliograafia
• Akadeemilised tööriistad
• Sõprade PDF-i eelvaade
• Teave autori ja tsitaadi kohta
• Tagasi üles

Gene

Esmakordselt avaldatud teisipäeval 26. oktoobril 2004; sisuline redaktsioon teisipäev, 19. veebruar 2015

"Filosoof ja biokeemik Lenny Moss väitis 2003. aastal, et" geeni "idee on olnud kahekümnenda sajandi bioloogia keskne korralduslik teema" (Moss 2003, xiii; vrd Keller 2000, 9).. Ja siiski on selge, et geneetikateadus ei esitanud kunagi ühte geeni üldtunnustatud määratlust. Rohkem kui sada aastat kestnud geeniuuringute tulemuseks on olnud mitmesuguste geenimõistete levik, mis mõnikord täiendavad, mõnikord on üksteisega vastuolus. Mõned filosoofid ja teadlased on püüdnud seda olukorda parandada, vähendades seda geenimõistete mitmekesisust, kas “vertikaalselt” põhiühikuks või “horisontaalselt”, subponeerides need üldtermini alla. Teised on valinud pluralistlikuma hoiaku. Tagajärjena,„Geenist” on saanud teadusfilosoofias kuum teema, mille ümber arutletakse elavalt mõistete ja teooriate (koos nende viidatud episteemiliste üksuste) reduktsiooni, tekke või ületatavuse küsimustega. Seni on aga kõik katsed nendes küsimustes konsensusele jõuda. Täna, pärast inimese genoomijärjestuse valmimist ja postgenoomika ajastu nime algust, on geneetika taas kontseptuaalsete muutuste aeg. Geeniuuringute sajandist välja tulnud geeni kontseptsioon on olnud ja on ka edaspidi, nagu Raphael Falk meile nii kaua aega tagasi meenutas, „kontseptsioon pinges” (Falk 2000).kõik katsed nendes küsimustes konsensusele jõuda on ebaõnnestunud. Täna, pärast inimese genoomijärjestuse valmimist ja postgenoomika ajastu nime algust, on geneetika taas kontseptuaalsete muutuste aeg. Geeniuuringute sajandist välja tulnud geeni kontseptsioon on olnud ja on ka edaspidi, nagu Raphael Falk meile nii kaua aega tagasi meenutas, “kontseptsioon pinges” (Falk 2000).kõik katsed nendes küsimustes konsensusele jõuda on ebaõnnestunud. Täna, pärast inimese genoomijärjestuse valmimist ja postgenoomika ajastu nime algust, on geneetika taas kontseptuaalsete muutuste aeg. Geeniuuringute sajandist välja tulnud geeni kontseptsioon on olnud ja on ka edaspidi, nagu Raphael Falk meile nii kaua aega tagasi meenutas, “kontseptsioon pinges” (Falk 2000).nagu Raphael Falk meile nii kaua aega tagasi meenutas, „kontseptsioon pinges” (Falk 2000).nagu Raphael Falk meile nii kaua aega tagasi meenutas, „kontseptsioon pinges” (Falk 2000).

Järgneva artikli kujundus on seega suuresti ajalooline. Geenikontseptsiooni ajaloolise arengu ja mitmekesistamise kohta on mitu ideed, mis on kirjutatud ideeajaloo vaatepunktist (Dunn 1965; Stubbe 1965; Carlson 1966, 2004; Schwartz 2008). Ehkki me järgime suures osas selle kirjanduse loodud tavapäraseid sündmuste ajajooni, võtame veidi teistsuguse vaatenurga, vaadeldes geene episteemiliste objektidena, st objektidena, mida uuritakse pidevalt. See tähendab, et me ei seo lihtsalt "geeni" väljakujunenud kontseptsioone, vaid pigem analüüsime, kuidas muutuvad eksperimentaalsed praktikad ja katsesüsteemid määratlesid ja modifitseerisid neid mõisteid (vt ka bioloogilise eksperimendi kirjeldust). Pärast geeni rikkaliku ajaloolise "panoraami" kui "kontseptsiooni muutumise" moodustamistYehuda Elkana (1970; vrd Falk 1986) sisse viidud sugestiivse termini valimiseks käsitletakse lühidalt mõnda üldisemat filosoofilist teemat, mille jaoks geen on olnud arutelus mugav käepide. Need käsitlevad reduktsiooni teemat, kuid hõlmavad ka küsimusi elusate süsteemide põhjuslikkuse kohta (täieliku ülevaate saamiseks vt molekulaarbioloogia, molekulaargeneetika, bioloogilise teabe ja bioloogilise reduktsionismi kirjeid; hiljuti käsitletud geneetikaga seotud filosoofiliste küsimuste monograafiapikkust, vt Griffiths ja Stotz 2013).kuid hõlmavad ka küsimusi elusate süsteemide põhjuslikkuse kohta (täieliku ülevaate saamiseks vt molekulaarbioloogia, molekulaargeneetika, bioloogilise teabe ja bioloogilise reduktsionismi kirjeid; geneetikat käsitlevate filosoofiliste küsimuste monograafia pikkuse käsitlemist vt Griffiths ja Stotz 2013).kuid hõlmavad ka küsimusi elusate süsteemide põhjuslikkuse kohta (täieliku ülevaate saamiseks vt molekulaarbioloogia, molekulaargeneetika, bioloogilise teabe ja bioloogilise reduktsionismi kirjeid; geneetikat käsitlevate filosoofiliste küsimuste monograafia pikkuse käsitlemist vt Griffiths ja Stotz 2013).

• 1. Geeni eelajalugu
• 2. Geen klassikalises geneetikas
• 3. Geen molekulaargeneetikas
• 4. Arengu ja evolutsiooni geen
• 5. Vähendamise küsimus
• Bibliograafia
• Akadeemilised tööriistad
• Muud Interneti-ressursid
• Seotud kirjed

1. Geeni eelajalugu

Enne geenikontseptsiooni sassis arengu ajalooliste etappidega tegelemist peame vaatama, kuidas see tekkis. Alles 19. sajandil sai pärilikkus bioloogias oluliseks käsitletavaks probleemiks (López Beltrán 2004; Müller-Wille ja Rheinberger 2007 ja 2012). Pärilikkuse kui bioloogilise uuringu valdkonna tõusuga tekkis küsimus selle materiaalse aluse ja mehhanismi kohta. XIX sajandi teisel poolel pakuti selle küsimuse käsitlemiseks välja kaks alternatiivset raamistikku. Esimene neist kujutas pärilikkust kui jõudu, mille tugevus oli kogunenud põlvkondade jooksul ja mille mõõdetava suurusjärgus võiks rakendada statistilist analüüsi. See kontseptsioon oli eriti laialt levinud XIX sajandi tõuaretajate seas (Gayon ja Zallen 1998) ning see mõjutas Francis Galtonit ja nn “biomeetrilist kooli” (Gayon 1998, 105–146). Teises raamistikus peeti pärilikkust aineks, mida edastati põlvest põlve. Siinkohal tuleb eristada kahte peamist suundumust. Üks neist pidas pärilikku asja osakesteks ja aretusanalüüsiks sobivaks. Näiteks Charles Darwin nimetas oletatavaid pärilikke osakesi gemmuulideks; Hugo de Vries, “pangenes”. Ükski neist 19. sajandi autoritest ei mõelnud siiski seostada neid osakesi kindla päriliku ainega. Nad kõik uskusid, et koosnevad samadest asjadest, millest ülejäänud organism on valmistatud, nii et nende pelk kasv,rekombinatsioon ja massiline akumuleerumine muudaksid nähtavaks konkreetsed tunnused, mille eest nad vastutavad. Üheksateistkümnenda sajandi teise poole bioloogide kategooria, kuhu kuulusid Carl Naegeli ja August Weismann, eristas keha ainet - trophoplasmi või soma - konkreetsest pärilikust ainest - idioplasmist või idudest. plasm”, mis eeldati vastutavaks põlvkondadevahelise päriliku järjepidevuse eest. Kuid nad võtsid seda idioplasmaatilist ainet mitte osakestena, vaid hästi organiseeritud kujul. Weismanni puhul jäi see sugurakkudes puutumatuks, kuid erines arengu käigus keharakkudes pöördumatult. Naegeli puhul laienes see isegi rakust rakule ja kogu kehas närvisüsteemiga analoogsele kapillaarsele pärilikule süsteemile (Robinson 1979;Churchill 1987, Rheinberger 2008).

Mendel paistab silma nende bioloogide seas, ehkki ta töötas hübriidi uurimise täpselt määratletud botaaniliste traditsioonide raames. Teda peetakse üldiselt kahekümnenda sajandi geneetika eelkäijaks (vt siiski Olby 1979 ja uuema arutelu jaoks Orel ja Hartl 1997). Nagu Jean Gayon on väitnud, ründas Mendeli 1865. aasta pärilikkus täiesti uue nurga alt, tõlgendades seda mitte mõõdetava ulatusena, nagu biomeetriline kool seda tegi hiljem, vaid kui „teatud organisatsiooni taset”, „struktuuri antud põlvkond tuleb väljendada konkreetsete ristandite kontekstis.” Seetõttu rakendas Mendel pärilike nähtuste lahendamiseks nn erinevuste arvutamist, st kombinatoorset matemaatikat (Gayon 2000, 77-78). Sellegata tutvustas hübridisatsioonikatsete analüüsimiseks uut ametlikku tööriista, mis samal ajal põhines ka uuel eksperimentaalsel režiimil: alternatiivsete ja “konstantsete” (st päritatavate) tunnuste paaride valimine. Mendel arvas, et neid tunnuseid seostas pidev arenguseadus teatud reproduktiivrakkude teatud elementide või teguritega, millest organismid arenesid. Hübriidide järglaste alternatiivsete tunnuste jaotuse analüüs võiks seega paljastada midagi suhte kohta, mille aluseks olevad “tegurid” sisenesid hübriidse vanemaorganismi ühinemisel (Müller-Wille ja Orel 2007). Mendel arvas, et neid tunnuseid seostas pidev arenguseadus teatud reproduktiivrakkude teatud elementide või teguritega, millest organismid arenesid. Hübriidide järglaste alternatiivsete tunnuste jaotuse analüüs võib seega paljastada midagi suhte kohta, mille aluseks olevad “tegurid” sisenesid hübriidse vanema organismi ühinemisel (Müller-Wille ja Orel 2007). Mendel arvas, et neid tunnuseid seostas pidev arenguseadus teatud reproduktiivrakkude teatud elementide või teguritega, millest organismid arenesid. Hübriidide järglaste alternatiivsete tunnuste jaotuse analüüs võiks seega paljastada midagi suhte kohta, mille aluseks olevad “tegurid” sisenesid hübriidse vanemaorganismi ühinemisel (Müller-Wille ja Orel 2007).

2. Geen klassikalises geneetikas

1900. aastat võib pidada annus mirabiliseks, mis sünnitas peagi uue geneetikaks nimetatava distsipliini. Selle aasta jooksul andsid kolm botaanikut, Hugo de Vries, Carl Correns ja Erich Tschermak, oma aretuskatsetest 1890ndate lõpus ja väitsid, et nad kinnitasid märkide vanematelt järeltulijatele edastamise seaduspärasusi, mida Mendel oli juba oma 1865. aasta seemnepaber (Olby 1985, 109–37). Põhimõtteliselt täheldasid nad eksperimentaalsetes ristumistes Zea mays, Pisumi ja Phaseolusega, et alternatiivsete tunnuste paaride eest vastutavad elemendid, „allelomorfid” William Batesoni hilisemas terminoloogias (1902), mis varsti üldkasutatavaks sai ka lühendi all teises põlvkonna juhuslikult segregeeritud alleelide arv (Mendeli segregatsiooni seadus),ning et neid elemente edastati üksteisest sõltumatult (Mendeli sõltumatu sortimendi seadus). Täiendav tähelepanek, et mõnikord käitusid mitmed elemendid justkui omavahel seotud, aitas kaasa Walter Suttoni ja Theodor Boveri poolt varsti propageeritud oletusele, et need elemendid paiknevad tuuma erinevatel kromosoomidel asuvates rühmades. Seega eeldas pärimise kromosoomi teooria, et iseloomu edasikandumise seaduspärasused põhinesid tsütomorfoloogial, eriti tuumamorfoloogial, mille üksikud kromosoomid säilitasid oma identiteedi põlvkondade jooksul (Coleman 1965; Martins 1999).aitas kaasa Walter Suttoni ja Theodor Boveri poolt varsti propageeritud oletusele, et need elemendid paiknevad tuuma erinevatel kromosoomidel asuvates rühmades. Seega eeldas pärimise kromosoomi teooria, et iseloomu edasikandumise seaduspärasused põhinesid tsütomorfoloogial, eriti tuumamorfoloogial, mille üksikud kromosoomid säilitasid oma identiteedi põlvkondade vältel (Coleman 1965; Martins 1999).aitas kaasa Walter Suttoni ja Theodor Boveri poolt varsti propageeritud oletusele, et need elemendid paiknevad tuuma erinevatel kromosoomidel asuvates rühmades. Seega eeldas pärimise kromosoomi teooria, et iseloomu edasikandumise seaduspärasused põhinesid tsütomorfoloogial, eriti tuumamorfoloogial, mille üksikud kromosoomid säilitasid oma identiteedi põlvkondade vältel (Coleman 1965; Martins 1999).

Vaatamata biomeetrilise kooli esialgsele vastupanule (Provine 1971; Mackenzie ja Barnes 1979), kasvas kiiresti teadlikkus, et võimaliku iseseisvate diskreetsete pärilike tegurite valikuvõimalust vastavalt tõenäosuse seadustele tuleb pidada uue “paradigma nurgakiviks”. Pärandist (Kim 1994). See läks kokku pärast esialgset segadust, mida Elof Carlson nimetas ühikliku tegelase eksituseks (Carlson 1966, ptk 4), luues kategoorilise eristuse ühelt poolt geneetiliste tegurite ja teiselt poolt iseloomujoonte või märkide vahel. käsi. Selle eristamise stabiliseerimisel olid eriti olulised domineerivate tunnuste varjav mõju retsessiivsete omadele ja sellele järgnenud retsessiivsete tunnuste kordumine (Falk 2001). Lisaks sellele sarnanes see varasema kahe materiaalse režiimi kontseptsiooniga,üks germinaalne ja üks kehaline, mida Naegeli ja Weismann juba propageerisid.

Kuid nagu - nagu ütles Correns oma esimeses uue mendeli kirjanduse ülevaates 1901. aastal - „ei saa me toetada ideed püsiva [pärilike tegurite] fikseerimise kohta iduplasmas, vaid peame nende segunevuse tõttu eeldama, et liikuvus vähemalt teatud aegadel”ja kui kromosomaalne sidumine oli küll võimalik, kuid mitte vajalik ja üldine mehhanism pärilikkuse edasiandmiseks, kuidas siis seletada dispositsioonide (Anlagen) järjestikust ja regulaarset füsioloogilist kasutuselevõttu korrapärases arengus organismi? Selle raskuse lahendamiseks tuli Correns välja järgmise, nagu ta nimetas seda “ketserluseks”:

Teen ettepaneku, et Anlageeni lookus, ilma püsiva fikseerimiseta, paikneks tuumas, eriti kromosoomides. Lisaks eeldan, et väljaspool tuuma, protoplasmas, mehhanismi, mis hoolitseb nende kasutuselevõtu eest. Seejärel võib Anlageni segada, nagu need võivad olla, nagu kaleidoskoobi värvitud väikesed kivid; ja ometi avanevad need õiges kohas ([1901], tsiteeritud väljaandest Correns 1924, 279).

Nii eristas Correns kahekümnenda sajandi esimese kümnendi alguses iseseisva loogika ja mõõdikutega päriliku ruumi teisest, füsioloogilisest ja arenguruumist, mida esindab tsütoplasma. Kahekümnenda sajandi esimese kümnendi lõpus, pärast seda, kui Bateson oli 1906. aastal loonud uue geneetilise ülekandeuuringute valdkonna mõiste geneetika, kodifitseeris Wilhelm Johannsen selle eristamise, tutvustades nende kahe ruumi jaoks vastavalt genotüübi ja fenotüübi mõisteid.. Vastupidiselt Corrensile pidas Johannsen genotüüpi ja fenotüüpi abstraktseteks üksusteks, mitte piirdudes nendega teatud rakuliste ruumidega ja jäädes kogu oma elu jooksul skeptiliselt pärimise kromosoomiteooriasse. Lisaks pakkus Johannsen genotüübi elementide jaoks välja geeni mõiste,mis oli tema jaoks mõiste "täiesti igasugustest hüpoteesidest vaba" seoses lokaliseerimise ja materiaalse põhiseadusega (Johannsen 1909, 124).

Johannseni kodifitseerimine, mis põhines mikrobioloogia “puhta kultuuri” lähenemisel, tõuaretajate tavadel eraldada “puhtad jooned”, samuti Richard Wolterecki arusaam sünnipärasest “reaktsiooninormist”, võttis geneetikakogukond järk-järgult omaks ja on seda sügavalt tähistanud kogu kahekümnenda sajandi bioloogia (Allen 2002, Müller-Wille 2007). Võib kindlalt öelda, et see asutas geeni episteemilise objektina, mida uuriti selle õiges ruumis, ja koos sellega “täpne, eksperimentaalne pärilikkuse õpetus” (Johannsen 1909, 1), mis keskendus ainult ülekandmisele, mitte aga organism oma keskkonnas. Mõned ajaloolased on rääkinud selle eraldamisega seotud geneetiliste ja embrüoloogiliste probleemide lahutamisest (Allen 1986; Bowler 1989). Teised leiavad, et see eraldamine oli juba varajaste geneetikute embrüoloogiliste huvide väljendus „arenguvariantide” otsimisel (Gilbert 1978; Griesemer 2000). Olgu kuidas oli, tulemuseks oli see, et kahe ruumi vahelised suhted, mis olid kunagi eraldatud abstraktsiooni abil, selgitati nüüd eksperimentaalselt omaette (Falk 1995). Michel Morange leidis, et see “jaotus oli loogiliselt absurdne” tagantjärele vaadates, kuid “ajalooliselt ja teaduslikult vajalikuks” (Morange 2001, 9). Michel Morange leidis, et see “jaotus oli loogiliselt absurdne” tagantjärele vaadates, kuid “ajalooliselt ja teaduslikult vajalikuks” (Morange 2001, 9). Michel Morange leidis, et see “jaotus oli loogiliselt absurdne” tagantjärele vaadates, kuid “ajalooliselt ja teaduslikult vajalikuks” (Morange 2001, 9).

Johannsen ise rõhutas, et genotüüpi tuleb käsitleda mis tahes elulugudest sõltumatuna ja seega vähemalt teadusuuringute toimumise aja piires „ahistorilise” üksusena, mida on võimalik teaduslikult kontrollida, nagu füüsika ja keemia objektid (Johannsen 1911, 139; vrd Churchill 1974; Roll-Hansen 1978 a). „Ükski üksiku organismi isikuomadused ei põhjusta sugugi tema järglaste omadusi; kuid nii esivanema kui ka järeltulija omadused on üsna sarnaselt määratud seksuaalsete ainete olemuse järgi,”väitis Johannsen (Johannsen 1911, 130). Erinevalt enamikust mendellastest oli ta siiski veendunud, et genotüübil on üldine arhitektuur - nagu väljendatud mõiste "tüüp" all. Seetõttu oli tal kahtlusi selle osakeste olemuse osas,ning hoiatas eriti, et mõistet “konkreetse tegelase geenid” tuleks alati kasutada ettevaatlikult, kui mitte üldse jätta (Johannsen 1911, 147). Samuti püsis Johannsen genotüübi ja selle elementide materiaalse ülesehituse osas teadlikult agnostikuna. Ta mõistis selgelt, et Mendeli geneetika eksperimentaalne režiim, mis on oma olemuselt teaduslik nagu füüsika või keemia, ei vaja ega võimalda kindlaid oletusi geneetiliste elementide materiaalse struktuuri kohta. "Isiklikult", kirjutas ta juba 1923. aastal, "ma usun suuresse kesksesse asjasse, mida ei saa veel jagada eraldi teguriteks", tuvastades selle "millegi" organismi eripäraga. "Pomace lendab Morgani suurepärastes katsetes," selgitas ta.„Jätkavad kärbsenäppide moodustamist ka siis, kui nad kaotavad kõik normaalseks lendamiseks eluks vajalikud geenid või kui neil on olemas kõik halvad geenid, mis kahjustavad geneetiku selle väikese sõbra heaolu” (Johannsen 1923, 137).

Sellel põhjusel võeti geene võrdselt abstraktse ruumi abstraktsete elementidena, mille struktuuri oleks siiski võimalik uurida mudelorganismide ja nende mutantide põhjal tehtud aretuskatsete nähtava ja mõõdetava tulemuse kaudu. Sellest sai Thomas Hunt Morgani ja tema grupi uurimisprogramm. Alates 1910. aastate algusest kuni 1930. aastani kasutas Morgani ja nende järgijate ümbritsev kasvav teadlaste kogukond puuviljakärbse Drosophila melanogasteri mutante, mis on konstrueeritud üha keerukamatel viisidel, et koostada puuviljakärbeste genotüübi kaart, milles geenid, ja selle alleelid, mis on kujutatud geneetiliste markeritena, mis hõivavad konkreetset lookust ühel neljal kärbeste homoloogsel kromosoomipaaril (Kohler 1994). Peamised eeldused, mis võimaldasid programmil töötada, olid järgmised: geenid paiknesid lineaarses järjekorras piki erinevaid kromosoome (nagu "nöörihelmed", nagu Morgan ütles 1926, 24) ja homoloogsete kromosoomide rekombinatsiooni sündmuste sagedus, st ristumiste sagedus redutseerimise ajal jagas geenide vahelist kaugust, määratledes need samal ajal rekombinatsiooniühikutena (Morgan et al. 1915).

Selles praktikas kasutati genotüübi formaalse struktuuri väljavaadete indikaatoritena või akendena fenotüübi tuvastatavaid aspekte, mille eeldati otseselt määravat geenid teadlikult musta karbiga. See on see, mida Moss on nimetanud “Gene-P” (P tähistab fenotüüpi, aga ka preformatsiooni; Moss 2003, 45 - vaste, “Gene-D”, vt allpool). Kogu oma karjääri jooksul oli Morgan teadlik oma programmi ametlikust olemusest. Juba 1933. aastal kuulutas ta oma Nobeli aadressil: "Geenieksperimentide tasemel ei ole vähimatki vahet, kas geen on hüpoteetiline üksus või kas geen on oluline osake" (Morgan 1935, 3). Eelkõige polnud vahet, kas üks-ühele,või keerulisemad suhted valitsesid geenide ja tunnuste vahel (Waters 1994). Morgan ja tema kool teadsid hästi, et reeglina on teatud tunnuse, näiteks silmavärvi, arendamisel kaasatud palju geene ja et üks geen võib mõjutada mitut märki. Selle raskuse leevendamiseks ja kooskõlas eksperimentaalse režiimiga võtsid nad omaks geeni erineva kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000). Morgan ja tema kool teadsid hästi, et reeglina on teatud tunnuse, näiteks silmavärvi, arendamisel kaasatud palju geene ja et üks geen võib mõjutada mitut märki. Selle raskuse leevendamiseks ja kooskõlas eksperimentaalse režiimiga võtsid nad omaks geeni erineva kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000). Morgan ja tema kool teadsid hästi, et reeglina on teatud tunnuse, näiteks silmavärvi, arendamisel kaasatud palju geene ja et üks geen võib mõjutada mitut märki. Selle raskuse leevendamiseks ja kooskõlas eksperimentaalse režiimiga võtsid nad omaks geeni erineva kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).teatud tunnuse kujunemises osales palju geene, näiteks silmavärvina, ja see, et üks geen võib mõjutada mitut märki. Selle raskuse leevendamiseks ja kooskõlas eksperimentaalse režiimiga võtsid nad omaks geeni erineva kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).teatud tunnuse kujunemises osales palju geene, näiteks silmavärvina, ja see, et üks geen võib mõjutada mitut märki. Selle raskuse leevendamiseks ja kooskõlas eksperimentaalse režiimiga võtsid nad omaks geeni erineva kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).nad võtsid omaks geeni diferentsiaalse kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et sellise tunnuse nagu silmavärv määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).nad võtsid omaks geeni diferentsiaalse kontseptsiooni. Neile oli oluline mitte geenimuutuse ja iseloomujoone muutuse, vaid nende olemite endi olemuse suhe. Seega võib tunnuse muutumine olla põhjuslikult seotud ühe geneetilise teguri muutumisega (või kadumisega), isegi kui üldiselt oli usutav, et tunnuse, nagu silmavärv, määras tegelikult terve rühm erinevalt interakteeruvad geenid (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).määratud terve rühma erinevalt interakteeruvate geenide poolt (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).määratud terve rühma erinevalt interakteeruvate geenide poolt (Roll-Hansen 1978 b; Schwartz 2000).

Selle geenikontseptsiooni vaimustus seisnes selles, et see töötas korralikult, kui seda õigesti rakendada, arengu- ja evolutsiooniuuringutes täppisinstrumendina. Ühelt poolt võimaldas klassikaline geen tuvastada põlvkondadevahelisi arenguprotsesse. Selle tulemusel integreeriti klassikalise geneetika protseduurid peagi nende meetodite kogumiga, mille embrüoloogid olid 19. sajandi lõpust alates arendamise jälgimiseks välja töötanud. (Griesemer 2007). Teisest küljest võiksid sellised matemaatiliste populatsioonide geneetikud nagu Ronald A. Fisher, JBS Haldane ja Sewall Wright kasutada klassikalist geeni võrdse täpsuse ja täpsusega, et töötada välja testitavad matemaatilised mudelid, mis kirjeldavad evolutsioonifaktorite, näiteks valiku ja mutatsiooni mõju geneetilisele generatsioonile. populatsioonide koostis (Provine 1971). Selle tagajärjel määratleti evolutsioon ümber kui geenide sageduse muutumine elanikkonna geenivaramus, mida tavaliselt nimetatakse 1930ndate lõpu ja 1940ndate alguse evolutsiooniliseks, neo-darvinistlikuks või lihtsalt „tänapäevaseks sünteesiks“. (Mayr & Provine 1980, Gayon 1998). Klassikaline geen, mida peetakse reprodutseerimise arenguvariandiks, järgides üksnes Mendeli seadusi selle põlvest põlve ülekandmisel, pakkus omamoodi inertsiprintsiipi, mille suhtes mõlemat arengut mõjutavad mõjud (epistasis, pärssimine, positsiooniefektid jne).) ja evolutsioonifaktoreid (selektsioon, mutatsioon, eraldamine, rekombinatsioon jne) sai mõõta ülima täpsusega (Gayon 1995, 74). Vaatame evolutsiooni sünteesi uuesti läbi kolmandas osas; ülejäänud osa sellesttahaksime pöörduda arengugeneetika varajase ajaloo poole, mis mängis olulist rolli geeni võimalikul “taaskasutamisel”.

Hoolimata klassikalise geeni formaalsest iseloomust, sai 1920. aastatel paljude geneetikute, nende hulgas Morgani õpilase Herman J. Mulleri veendumus, et geenid peavad olema materiaalsed osakesed. Muller nägi, et geenidel on põhimõtteliselt kaks omadust: autokatalüüs ja heterocatalüüs. Nende autokatalüütiline funktsioon võimaldas neil paljuneda ülekandeühikutena ja seeläbi ühendada ühe põlvkonna genotüüp järgmisega. Nende samaaegne võime reprodutseerida mutatsioone pärast nende tekkimist tõepoolest andis võimaluse evolutsiooniks. Nende heterokatalüütilised võimed ühendasid nad fenotüübiga kui funktsiooniühikud, mis on seotud konkreetse märgi väljendamisega. Oma eksperimentaalse tööga lisas Muller olulise argumendi geeni olulisusele,mis puudutab geeni kui mutatsiooniühiku kolmandat aspekti. 1927. aastal teatas ta Mendeli mutatsioonide esilekutsumisest Drosophilas röntgenikiirte abil. Ta polnud esimene, kes kasutas radiatsiooni mutatsioonide esilekutsumiseks, kuid paistab silma oma järeldusega, et röntgenikiirgus põhjustas mutatsioone, muutes püsivalt mõnda molekulaarstruktuuri, tekitades 1930ndatel terve radiatsioonigeneetika tööstuse ja 1940ndad.

Kuid ainuüksi eksperimentaalne röntgenikiirgus ei suutnud avada teed geenide pärilikkuse ühikutesse iseloomustamiseks. Mendeli teose taasavastamise viiekümnenda aastapäeva puhul 1950. aastal pidi Muller tunnistama: „Geeniteooria tegelik tuum näib endiselt olevat sügavas tundmatuses. See tähendab, et meil pole veel täpseid teadmisi selle ainulaadse omaduse aluseks olevast mehhanismist, mis muudab geeni geeniks - selle võime põhjustada teise sarnase struktuuri sünteesi nagu ta ise, milles isegi originaalse geeni mutatsioonid kopeeritakse. [Me] ei tea veel selliseid asju keemias”(Muller 1951, 95–96).

Samal ajal oli tsütoloogiline töö kromosoomide geenide olulisusele ka usutavust lisanud. Kuid samal ajal muutis see veelgi klassikalise geeni mõistet. 1930. aastatel korreleeris tsütogeneetik Theophilus Painter geneetiliste lookuste nihke formaalseid mustreid Morganian kromosoomi kaartidel vastavate nähtavate muutustega Drosophila hiiglasliku süljenäärme kromosoomide ribade mustris. Barbara McClintock suutis oma mikroskoobiga jälgida röntgenikiirguse poolt põhjustatud muutusi-translokatsioone, inversioone ja deletsioone, mis olid põhjustatud Zea mays (mais) kromosoomides. Samal ajal näitas Alfred Sturtevant oma 1920. aastate lõpus Drosophilas tehtud Baar-silma efekti eksperimentaalses töös seda, mida hakati nimetama positsiooniefektiks:mutatsiooni ekspressioon sõltus positsioonist, mille vastav geen hõivas kromosoomis. See leid tekitas laiaulatuslikke arutelusid selle üle, mida Muller oli nimetanud geeni heterokatalüütiliseks küljeks, nimelt selle funktsionaalseks seotuseks konkreetse fenotüüpse tunnuse avaldumisega. Kui geenifunktsioon sõltus selle positsioonist kromosoomis, siis tekkis küsimus, kas see funktsioon on selle geeniga üldse stabiilselt seotud või nagu Richard Goldschmidt hiljem oletas, kas füsioloogiline funktsioon ei ole üldse küsimus geneetilise materjali kui osakeste geenide asemel tervikuna (Goldschmidt 1940; vrd Dietrich 2000 ja Richmond 2007). See leid tekitas laiaulatuslikke arutelusid selle üle, mida Muller oli nimetanud geeni heterokatalüütiliseks küljeks, nimelt selle funktsionaalseks seotuseks konkreetse fenotüüpse tunnuse avaldumisega. Kui geenifunktsioon sõltus selle positsioonist kromosoomis, siis tekkis küsimus, kas see funktsioon on selle geeniga üldse stabiilselt seotud või nagu Richard Goldschmidt hiljem oletas, kas füsioloogiline funktsioon ei ole üldse küsimus geneetilise materjali kui osakeste geenide asemel tervikuna (Goldschmidt 1940; vrd Dietrich 2000 ja Richmond 2007). See leid tekitas laiaulatuslikke arutelusid selle üle, mida Muller oli nimetanud geeni heterokatalüütiliseks küljeks, nimelt selle funktsionaalseks seotuseks konkreetse fenotüüpse tunnuse avaldumisega. Kui geenifunktsioon sõltus selle positsioonist kromosoomis, siis tekkis küsimus, kas see funktsioon on selle geeniga üldse stabiilselt seotud või nagu Richard Goldschmidt hiljem oletas, kas füsioloogiline funktsioon ei ole üldse küsimus geneetilise materjali kui osakeste geenide asemel tervikuna (Goldschmidt 1940; vrd Dietrich 2000 ja Richmond 2007).või nagu Richard Goldschmidt hiljem oletas, kas füsioloogiline funktsioon ei olnud üldse küsimus geneetilise materjali kui terviku, mitte osakeste geenide korraldamises (Goldschmidt 1940; vrd Dietrich 2000 ja Richmond 2007).või nagu Richard Goldschmidt hiljem oletas, kas füsioloogiline funktsioon ei olnud üldse küsimus geneetilise materjali kui terviku, mitte osakeste geenide korraldamises (Goldschmidt 1940; vrd Dietrich 2000 ja Richmond 2007).

Siiani olid kõik eksperimentaalsed lähenemised uuele geneetika valdkonnale ja selle oletatavatele elementidele - geenidele - vaikinud geeni kahe peamise Mulleri variandi suhtes: selle autokatalüütiline ja heterokatalüütiline funktsioon. 1930. aastate lõpul oli Max Delbrückil intuitsioon, et autokatalüüsi ehk replikatsiooni küsimust saab rünnata faagi, st bakterites paljunevate viiruste uurimisega. Siiski on märgitud, et tema 1940-ndatel loodud faagisüsteem püsis suures osas sama formaalne kui klassikalises Drosophila geneetikas. Näiteks Seymour Benzer kasutas seda süsteemi täiesti „klassikalisel“viisil, et suurendada geneetilise kaardistamise tehnikate eraldusvõimet mõne nukleotiidipaari kauguseni, valmistades sellega ette alust Francis Cricksi järjestuse hüpoteesiks. Huvitaval kombel jõudis Benzer järeldusele, et “geen” on “räpane sõna”, kuna geeni kui funktsiooni, rekombinatsiooni ja mutatsiooni ühiku tuletatud molekulaarsed mõõtmed olid selgelt erinevad. Sellest tulenevalt soovitas ta nimetada geneetilisi elemente vastavalt tsistroniteks, konsoolideks ja mutoniteks (Holmes 2006).

Umbes samal ajal suutsid Alfred Kühn ja tema rühm, samuti Boris Ephrussi koos George Beadle'iga avada akna geeni ja selle eeldatava füsioloogilise funktsiooni vahelisse ruumi, siirdades elundeid mutantsete ja metsikut tüüpi putukate vahel. Uurides putukate silmade pigmentatsiooni, mõistsid nad, et geenid ei tekita otseselt füsioloogilisi aineid, kuid nad algatasid ilmselgelt selle, mida Kühn nimetas „esmaseks reaktsiooniks“, mis viis fermentide või ensüümideni, mis omakorda katalüüsis metaboolsete reaktsioonide kaskaadide konkreetseid etappe. 1941. aastal võttis Kühn kokku sellise arengu-füsioloogilise geneetika perspektiivi, nagu ta seda nimetas:

Me seisame alles laiaulatusliku teadusvaldkonna alguses. [Meie] arusaam pärilike tunnuste väljendusest on muutumas enam-vähem staatiliselt ja preformistlikult kontseptsioonilt dünaamiliseks ja epigeneetiliseks. Kromosoomi spetsiifilistesse lookustesse kaardistatud üksikute geenide ametlikul korrelatsioonil teatud märkidega on vaid piiratud tähendus. Tegelaste realiseerimise iga samm on nii-öelda sõlme reaktsiooniahelate võrgus, millest kiirgavad paljud geenitoimingud. Ühel tunnusel on lihtne korrelatsioon ühe geeniga ainult seni, kuni sama toimeahela teised geenid ja sama sõlme osaks olevad muud toiminguahelad jäävad samaks. Ainult metoodiliselt läbi viidud geneetiline,suure hulga üksikute mutatsioonide arengu- ja füsioloogiline analüüs võib järk-järgult avaldada pärilike dispositsioonide (das Wirkgetriebe der Erbanlagen) ajendit (Kühn 1941, 258).

Kühn pidas oma katseid ümberorienteerumise alguseks eemale sellest, mida ta pidas ülekandegeneetika uueks preformatsismiks (Rheinberger 2000a). Ta taotles epigeneetikat, mis ühendaks geneetilise, arengu- ja füsioloogilise analüüsi, et määratleda heterokatalüüs ehk geeni ekspressioon kahe reaktsiooniahela interaktsiooni tulemusel - üks viib geenidest konkreetsetesse fermentidesse ja teine viib geenidest konkreetsetesse fermentidesse. nende fermentide sekkumisega ühele metaboolsele vaheühendile, mille tulemuseks on keerulised epigeneetilised võrgud. Kuid tema enda 1940. aastate katsepraktika viis ta silma pigmendi moodustumise raja lõpuleviimiseni Ephestia kühniellas (jahu-koi). Ta ei üritanud välja töötada eksperimentaalseid vahendeid, et rünnata geen-ensüümide suhteid, mis on ise protsessi kaasatud. Teisel Atlandi ookeanil kodustasid Neurospora crassa kultuuridega töötavad George Beadle ja Edward Tatum viimase seose üheks geen-ühe ensüümi hüpoteesiks. Kuid ka neile jäi geenide materiaalne iseloom ja viis, kuidas need oletatavad olendid esmatooteid tekitasid, raskesti mõistetav ja nende enda biokeemilise analüüsi ulatusest väljaspool.geenide materiaalne iseloom ja viis, kuidas need oletatavad üksused põhjustasid esmatoodete saamise, jäid raskesti mõistetavaks ja nende enda biokeemilise analüüsi ulatusest kaugemale.geenide materiaalne iseloom ja viis, kuidas need oletatavad üksused põhjustasid esmatoodete saamise, jäid raskesti mõistetavaks ja nende enda biokeemilise analüüsi ulatusest kaugemale.

Seega oli 1940. aastateks geen klassikalises geneetikas juba kaugel lihtsast olemile vastavast lihtsast mõistest. Geeni edasiandmise, rekombinatsiooni, mutatsiooni ja funktsiooni ühikuna ühendasid klassikalised geneetikud pärilike nähtuste erinevad aspektid, mille vastastikused seosed reeglina osutusid lihtsateks üks-ühele suheteks. Geeni materiaalse olemuse puudulike teadmiste tõttu jäi klassikaline geen siiski enamasti formaalseks ja toimivaks kontseptsiooniks, st seda tuli kaudselt põhjendada katsetulemuste selgitamisel ja ennustamisel saavutatud eduga. Selle puudumisest hoolimata viisid erinevate klassikalise geneetikaga seotud uurimissuundade järjestikused õnnestumised geeni kui eraldiseisva materiaalse üksuse usu „kõvenemiseni” (Falk 2000,323-26).

3. Geen molekulaargeneetikas

Künni, Beadle'i ja Tatumi kavandatud ensüümide vaade geenifunktsioonist, kuigi ettevaatliku reservatsiooniga, andis geneetilise spetsiifilisuse ideele uue pöörde ja aitas sillutada teed selle geeni molekulaarsusele, millele see osa on pühendatud (vt ka Kay 1993). Sama võib öelda Oswald Avery ja tema kolleegide leidude kohta 1940. aastate alguses. Nad puhastasid ühe bakteritüve desoksüribululeiinhapet ja näitasid, et see suudab selle tüve nakkuslikud omadused üle kanda teisele kahjutule. Kuid ajalooline tee, mis viis molekulaarse geeni olemuse mõistmiseni, polnud klassikalise geneetika otsene järg (vrd Olby 1974 ja Morange 2000a). See oli pigem seotud bioloogia üldise molekulaarsusega, mille põhjuseks oli hiljuti väljatöötatud füüsikaliste ja keemiliste meetodite ja vahendite rakendamine bioloogia, sealhulgas geneetika probleemide lahendamisel. Nende meetodite hulgas olid ultratsentrifuugimine, röntgenkristallograafia, elektronmikroskoopia, elektroforees, makromolekulaarsed järjestused ja radioaktiivne jälgimine. Bioloogilises otsuses tugines see üleminekule uutele, suhteliselt lihtsatele mudelorganismidele nagu üherakulised seened, bakterid, viirused ja faag. Uue füüsikaliselt ja keemiliselt juhendatud in vitro bioloogia kultuuriga kaasnes, et suurtes osades ei peetud enam puutumata organismide esinemist konkreetses katsesüsteemis (Rheinberger 1997; Landecker 2007). Nende meetodite hulgas olid ultratsentrifuugimine, röntgenkristallograafia, elektronmikroskoopia, elektroforees, makromolekulaarsed järjestused ja radioaktiivne jälgimine. Bioloogilises otsuses tugines see üleminekule uutele, suhteliselt lihtsatele mudelorganismidele nagu üherakulised seened, bakterid, viirused ja faag. Uue füüsikaliselt ja keemiliselt juhendatud in vitro bioloogia kultuuriga kaasnes, et suurtes osades ei peetud enam puutumata organismide esinemist konkreetses katsesüsteemis (Rheinberger 1997; Landecker 2007). Nende meetodite hulgas olid ultratsentrifuugimine, röntgenkristallograafia, elektronmikroskoopia, elektroforees, makromolekulaarsed järjestused ja radioaktiivne jälgimine. Bioloogilises otsuses tugines see üleminekule uutele, suhteliselt lihtsatele mudelorganismidele nagu üherakulised seened, bakterid, viirused ja faag. Uue füüsikaliselt ja keemiliselt juhendatud in vitro bioloogia kultuuriga kaasnes see, et suurtes osades ei peetud enam puutumata organismide esinemist konkreetses katsesüsteemis (Rheinberger 1997; Landecker 2007). Uue füüsikaliselt ja keemiliselt juhendatud in vitro bioloogia kultuuriga kaasnes see, et suurtes osades ei peetud enam puutumata organismide esinemist konkreetses katsesüsteemis (Rheinberger 1997; Landecker 2007). Uue füüsikaliselt ja keemiliselt juhendatud in vitro bioloogia kultuuriga kaasnes see, et suurtes osades ei peetud enam puutumata organismide esinemist konkreetses katsesüsteemis (Rheinberger 1997; Landecker 2007).

Molekulaargeneetika arendamiseks kitsamas tähenduses osutusid eksperimentaalse uurimise kolm liini ülioluliseks. Kui nad 1940. aastate lõpus hoogustusid, ei olnud nad üksteisega seotud, kuid juhtusid 1960. aastate alguses ühinema, andes uue suurejoonelise pildi. Esimene neist arengutest oli Francis Cricki ja James D. Watsoni poolt 1953. aastal desoksüribonukleiinhappe (DNA) struktuuri selgitamine makromolekulaarse kaksikheeliksina. See töö põhines keemilisel teabel molekuli aluse koostise kohta, mille esitas Erwin Chargaff., Rosalind Franklini ja Maurice Wilkinsi toodetud röntgenkristallograafia andmete ja Linus Paulingi väljatöötatud mehaanilise mudeli ehituse kohta. Tulemuseks oli pilt nukleiinhappe kahekordsest ahelast, mille neli alust (adeniin, tümiin, guaniin,Tsütosiin) moodustasid komplementaarsed paarid (AT, GC), mida saaks paigutada kõigis võimalikes kombinatsioonides pikkadeks lineaarseteks järjestusteks. Samal ajal soovitas see molekulaarne mudel molekuli dubleerimise elegantset mehhanismi. Ahelate avamiseks ja kahe uue ahela sünteesimiseks, mis täiendavad vastavalt iga eraldatud niiti, piisab, kui luua ühest identsed heeliksid. See osutus tõepoolest nii, kuigi dubleerimise protsessi nähti tuginevat keerukale molekulaarse replikatsiooni seadmele. Seega olid DNA topeltheeliksi struktuuril kõik omadused, mida võis oodata molekulilt, mis toimib autokatalüütilise päriliku olemina (Chadarevian 2002). Samal ajal soovitas see molekulaarne mudel molekuli dubleerimise elegantset mehhanismi. Ahelate avamiseks ja kahe uue ahela sünteesimiseks, mis täiendavad vastavalt iga eraldatud niiti, piisab, kui luua ühest identsed heeliksid. See osutus tõepoolest nii, kuigi dubleerimise protsessi nähti tuginevat keerukale molekulaarse replikatsiooni seadmele. Seega olid DNA topeltheeliksi struktuuril kõik omadused, mida võis oodata molekulilt, mis toimib autokatalüütilise päriliku olemina (Chadarevian 2002). Samal ajal soovitas see molekulaarne mudel molekuli dubleerimise elegantset mehhanismi. Ahelate avamiseks ja kahe uue ahela sünteesimiseks, mis täiendavad vastavalt iga eraldatud niiti, piisab, kui luua ühest identsed heeliksid. See osutus tõepoolest nii, kuigi dubleerimise protsessi nähti tuginevat keerukale molekulaarse replikatsiooni seadmele. Seega olid DNA topeltheeliksi struktuuril kõik omadused, mida võis oodata molekulilt, mis toimib autokatalüütilise päriliku olemina (Chadarevian 2002). Ahelate avamiseks ja kahe uue ahela sünteesimiseks, mis täiendavad vastavalt iga eraldatud niiti, piisab, kui luua ühest identsed heeliksid. See osutus tõepoolest nii, kuigi dubleerimise protsessi nähti tuginevat keerukale molekulaarse replikatsiooni seadmele. Seega olid DNA topeltheeliksi struktuuril kõik omadused, mida võis oodata molekulilt, mis toimib autokatalüütilise päriliku olemina (Chadarevian 2002). Ahelate avamiseks ja kahe uue ahela sünteesimiseks, mis täiendavad vastavalt iga eraldatud niiti, piisab, kui luua ühest identsed heeliksid. See osutus tõepoolest nii, kuigi dubleerimise protsessi nähti tuginevat keerukale molekulaarse replikatsiooni seadmele. Seega olid DNA topeltheeliksi struktuuril kõik omadused, mida võis oodata molekulilt, mis toimib autokatalüütilise päriliku olemina (Chadarevian 2002).

Teine katseliin, mis moodustas molekulaargeneetika, oli valkude biosünteesi protsessi in vitro iseloomustamine, millesse aitasid kaasa paljud biokeemiliselt töötavad teadlased, nende seas Paul Zamecnik, Mahlon Hoagland, Paul Berg, Fritz Lipmann, Marshall Nirenberg ja Heinrich Matthaei. See sai alguse 1940ndatel aastatel suuresti selleks, et mõista pahaloomuliste kasvajate kasvu. 1950-ndate aastate jooksul ilmnes, et see protsess nõudis RNA-matriiti, mis algselt arvati olevat osa mikrosoomidest, millel toimus aminohapete kokkupanek. Lisaks selgus, et aminohappe kondenseerumise protsessi vahendas siirdemolekul, millel on nukleiinhappe omadused ja võime kanda aminohapet. Sellest tulenev idee, et see oli ühest DNA ahelast saadud ribonukleiinhappe lineaarne järjestus, mis suunas aminohapete või polüpeptiidi lineaarse järjestuse sünteesi ja et seda protsessi vahendas adapteri molekul, kinnitati peagi eksperimentaalselt (Rheinberger 1997). Lõpuks leiti, et nende kahe molekuliklassi vahelist suhet reguleerib nukleiinhappe kolmikkood, mis koosnes kolmest alusest korraga, määrates ühe aminohappe (Kay 2000, ptk 6); seega järjestuse hüpotees ja molekulaarbioloogia keskne dogma, mille Francis Crick sõnastas 1950ndate lõpus:Lõpuks leiti, et nende kahe molekuliklassi vahelist suhet reguleerib nukleiinhappe kolmikkood, mis koosnes kolmest alusest korraga, määrates ühe aminohappe (Kay 2000, ptk 6); seega järjestuse hüpotees ja molekulaarbioloogia keskne dogma, mille Francis Crick sõnastas 1950ndate lõpus:Lõpuks leiti, et nende kahe molekuliklassi vahelist suhet reguleerib nukleiinhappe kolmikkood, mis koosnes kolmest alusest korraga, määrates ühe aminohappe (Kay 2000, ptk 6); seega järjestuse hüpotees ja molekulaarbioloogia keskne dogma, mille Francis Crick sõnastas 1950ndate lõpus:

Selle lihtsaimal kujul [järjestuse hüpotees] eeldab, et nukleiinhappe tüki spetsiifilisust väljendatakse ainult selle aluste järjestusega ja see järjestus on konkreetse valgu aminohappejärjestuse (lihtne) kood. [Keskne dogma] väidab, et kui teave on valku jõudnud, ei saa see enam välja tulla. Üksikasjalikumalt võib olla võimalik teabe edastamine nukleiinhapetest nukleiinhapeteks või nukleiinhapetest valkudesse, kuid valkudelt valkudele või valkudest nukleiinhapeteni ülekandmine on võimatu. Teave tähendab siin nukleiinhappe aluste või valgu aminohappejääkide järjestuse täpset määramist (Crick 1958, 152-153).

Nende kahe põhimõttelise eelduse abil sai alguse uus vaade bioloogilisele eripärale. Selle keskmes oli molekulaarjärjestuse ülekandmine ühelt makromolekulilt teisele. Ühes molekulis säilitatakse järjekord struktuuriliselt; teises osas see väljendub ja loob aluse bioloogiliseks funktsiooniks. Seda ülekandeprotsessi iseloomustati kui molekulaarset teabe edastamist. Nüüdsest võis geene vaadelda desoksüribonukleiinhappe (või teatud viiruste ribonukleiinhappe) lõikudena, mis sisaldavad teavet konkreetse valgu komplekteerimiseks. Mõlemad molekulid arvati seega kolineaarseks ja see osutus tõepoolest paljude bakterigeenide puhul. Lõpuks olid mõlemad põhilised omadused, mida Muller geenidelt nõudis, nimelt autokatalüüs ja heterokatalüüs,tajutakse tuginedes vastavalt ühele ja samale stereokeemilisele põhimõttele: Aluse komplementaarsus nukleiinhapete ehitusplokkide C / G ja A / T vahel (RNA puhul U) oli mõlemad vastutav geneetilise teabe usaldusväärse dubleerimise eest protsessis replikatsiooni ja geneetilise koodi kaudu geneetilise teabe muutmiseks bioloogiliseks funktsiooniks RNA transkriptsiooni ja valkudesse transleerimise kaudu.

Kood osutus peaaegu universaalseks kõigi elusolendite klasside jaoks, nagu ka transkriptsiooni ja tõlke mehhanismid. Seega muudeti genotüüp geneetilise teabe universaalseks hoidlaks, mida mõnikord käsitleti ka geneetilise programmina. DNA-d geneetilist teavet kehastav kui tänapäevani avalikku diskursust reguleeriva „elu kavand” tekkis Teise maailmasõja ajal füüsika- ja bioteaduste eripärasest ühendusest Erwin Schrödingeri teosega Mis on elu? inspiratsiooniallikana (Schrödinger 1944) ja küberneetika kui tollal juhtiv distsipliin keerukate süsteemide uurimisel. Siiski tuleb rõhutada, et esialgsed katsed DNA-koodi puhtalt krüptograafiliste vahenditega “lõhendada” sattusid peagi tupikusse. Lõpuks leidsid biokeemikud geneetilise koodi lahti distsipliini arenenud vahendite abil (Judson 1996; Kay 2000).

DNA kui programmi edasiarendamiseks peame lisaks DNA struktuuri ja valkude sünteesi mehhanismide väljaselgitamisele kaaluma veel kolmandat katsesarja. See katseliin tuli välja bakterite geneetika sulandumisel suhkrut metaboliseerivate ensüümide indutseeritava süsteemi biokeemilise iseloomustamisega. See oli suuresti François Jacobi ja Jacques Monodi töö ning see viis 1960. aastate alguses Messenger RNA kui geenide ja valkude vahendaja tuvastamise ning geenide aktiveerimise regulatiivse mudeli, nn operonimudel, milles eristati kahte geeniklassi: Üks klass oli struktuurgeenide klass. Eeldati, et nad kannavad konkreetsete polüpeptiidide tootmiseks vajalikku „struktuurset teavet”. Teine klass oli regulatoorsete geenide klass. Eeldati, et nad on seotud struktuuriteabe väljendamise reguleerimisega (kuidas see eristamine hiljuti väljakutseks sai, seda käsitletakse Piro 2011). Kolmas DNA element, mis osaleb operoni regulatoorses silmus, oli seondumissait või signaaljärjestus, mida ei transkribeeritud üldse.

Need kolm elementi, struktuurigeenid, regulatoorsed geenid ja signaaljärjestused andsid raamistiku genotüübi enda vaatamiseks järjestatud, hierarhilise süsteemina kui „geneetilise programmina“, nagu Jacob väitis, lisamata kohe, et see oli väga omapärane programm, nimelt see, mis vajas täitmiseks oma tooteid: “On ainult programmi lakkamatu täitmine, mis on lahutamatu selle realiseerimisest. Ainukesed geneetilist sõnumit tõlgendavad elemendid on selle sõnumi tooted”(Jacob 1976, 297). Kui võtame seda seisukohta tõsiselt, ehkki kogu kontseptsioon näeb välja ringjoonena ja seda on sellisena kritiseeritud (Keller 2000), on lõpuks organism, kes tõlgendab või "värbab" struktuurigeene, aktiveerides või pärssides regulatiivseid geene kontrollida nende väljendusoskust.

Jacobi ja Monodi operonimudel tähistas seega molekulaarse geeni lihtsa informatiivse kontseptsiooni sadendavat lõppu. Alates 1960. aastate algusest on geeniekspressiooni pilt muutunud märkimisväärselt keerukamaks (järgmisena võrrelge Rheinberger 2000b). Pealegi näib, et enamik kõrgemate organismide genoome koosneb tohututest DNA osadest, millele ei ole veel võimalik ühtegi funktsiooni omistada. Mittekodeerivad, kuid funktsionaalselt spetsiifilised regulatoorsed DNA-elemendid on vohatud: eksisteerivad promootori ja terminaatori järjestused; üles- ja allavoolu aktiveerivad elemendid transkribeeritud või transkribeerimata, transleeritud või transleerimata piirkondades; juhtjärjestused; väliselt ja sisemiselt transkribeeritud vahetükid enne, enne ja pärast struktuurigeene; vahelduvad korduvad elemendid ja tandemlikult korduvad jadad, näiteks satelliidid,Erineva klassi ja suurusega LINE-id (pikad vahelduvad järjestused) ja SINE-id (lühikesed vahelduvad järjestused). Arvestades nende elementide kõiki segaseid detaile, pole üllatav, et nende molekulaarne funktsioon pole veel kaugeltki täielikult mõistetav (ülevaate leiate Fischer 1995).

Transkriptsiooni, st RNA koopia sünteesi DNA järjestusest sünteesi osas on leitud, et ühel ja samal DNA ahelal on kattuvad lugemisraamid ning leitud, et valke kodeerivad lõigud pärinevad mõlemast DNA ahelast kahekordne spiraal kattuval viisil. Pärast transkriptsiooni tehtud modifikatsioonide tasemel on pilt muutunud sama keeruliseks. Juba 1960. aastatel mõisteti, et DNA transkripte, näiteks ülekande RNA ja ribosomaalne RNA, tuleb funktsionaalseteks molekulideks saamiseks kärpida ja laagerdada keerulisel ensümaatilisel viisil ning eukarüootide Messenger RNA-d läbisid ulatusliku transkriptsioonijärgse modifikatsiooni nii nende 5'-otstes (korkimine) ja nende 3'-otsad (polüadenüülimine) enne, kui nad olid valmis tõlkemasinasse minema. 1970ndatel, kõigi üllatuseks,Phillip Allen Sharp ja Richard J. Roberts leidsid iseseisvalt, et eukarüootsed geenid koosnevad moodulitest ning funktsionaalse sõnumi saamiseks lõigati intronid välja ja transkriptsioonid pärast transkriptsiooni tükeldati omavahel.

„Geenijupid” (Gilbert 1978) oli üks esimesi rekombinantse DNA tehnoloogia teaduslikke väljundeid ning sellest ajast alates on see tehnoloogia olnud hea genoomi ja selle ühikute töötlemise ettenägematute väljavaadete jaoks. Lõhendatud messenger võib mõnikord hõlmata kõigest kümme protsenti või vähem peamist ärakirja. Alates 1970. aastate lõpust on molekulaarbioloogid tundnud mitmesuguseid RNA splaissinguid, mis ühendavad autokatalüütilist ise splaissimist, ühe üksiku ärakirja alternatiivset splaissimist, et saada erinevaid sõnumeid, ja isegi erinevate primaarsete transkriptide trans-splaissimist, saades ühe hübriidsõnumi. Kui võtta ainult üks näide, siis Aplysia muna munemishormooni korral tekitab üks ja sama DNA osa üksteist valguprodukti, mis on seotud selle tigu reproduktiivkäitumisega. Lõpukson leitud, et veel üks mehhanism või pigem mehhanismide klass töötab RNA transkriptsioonide tasemel. Seda nimetatakse Messenger RNA redigeerimiseks. Sel juhul - mis vahepeal on osutunud pelgalt mõne trüpanosoomide eksootiliseks uudishimuks - originaalset ärakirja mitte ainult ei lõigata ega kleepita, vaid selle nukleotiidijärjestust muudetakse pärast transkriptsiooni süstemaatiliselt. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. On leitud, et klassi mehhanismid toimivad RNA transkriptsioonide tasemel. Seda nimetatakse Messenger RNA redigeerimiseks. Sel juhul - mis vahepeal on osutunud pelgalt mõne trüpanosoomide eksootiliseks uudishimuks - originaalset ärakirja mitte ainult ei lõigata ega kleepita, vaid selle nukleotiidijärjestust muudetakse pärast transkriptsiooni süstemaatiliselt. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. On leitud, et klassi mehhanismid toimivad RNA transkriptsioonide tasemel. Seda nimetatakse Messenger RNA redigeerimiseks. Sel juhul - mis vahepeal on osutunud pelgalt mõne trüpanosoomide eksootiliseks uudishimuks - originaalset ärakirja mitte ainult ei lõigata ega kleepita, vaid selle nukleotiidijärjestust muudetakse pärast transkriptsiooni süstemaatiliselt. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. Sel juhul - mis vahepeal on osutunud pelgalt mõne trüpanosoomide eksootiliseks uudishimuks - originaalset ärakirja mitte ainult ei lõigata ega kleepita, vaid selle nukleotiidijärjestust muudetakse pärast transkriptsiooni süstemaatiliselt. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. Sel juhul - mis vahepeal on osutunud pelgalt mõne trüpanosoomide eksootiliseks uudishimuks - originaalset ärakirja mitte ainult ei lõigata ega kleepita, vaid selle nukleotiidijärjestust muudetakse pärast transkriptsiooni süstemaatiliselt. Nukleotiidi asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes. Nukleotiidide asendamine toimub enne translatsiooni algust ning seda vahendavad erinevad suunavad RNA-d ja ensüümid, mis eraldavad vanad ja sisestavad uusi nukleotiide mitmel viisil, saades produkti, mis ei ole enam komplementaarselt selle DNA osaga, millest see algselt tuletati, ja valk, mis ei ole enam lineaarses DNA järjestusega klassikalises molekulaarbioloogilises mõttes.

Tüsistused molekulaarbioloogilise geeniga jätkuvad translatsiooni tasemel, st polüpeptiidi sünteesimisel vastavalt mRNA molekuli kolmikute järjestusele. On leidusid, nagu translatsiooni algus erinevatel stardikoodonitel ühel ja samal Messenger RNA-l; antud sõnumi piires kohustusliku kaadrivahetuse juhtumid, ilma milleta toimiks mittefunktsionaalne polüpeptiid; ja translatsioonijärgne valgu modifitseerimine, näiteks aminohapete eemaldamine transleeritud polüpeptiidi amino-otsast. On veel üks tähelepanek, mida nimetatakse valgu splaissinguks, mille juhtumeid on teatatud juba 1990ndate algusest. Enne funktsionaalse valgu saamist tuleb osa algsest translatsiooniproduktist lahti lõigata (inteliinid) ja teised omavahel ühendada (exteins). Ja lõpuks,hiljutine areng translatsiooni valdkonnas on see, et ribosoom suudab transleerida kaks erinevat Messenger RNA ühte polüpeptiidi. François Gros on pärast elu molekulaarbioloogias jõudnud üsna paradoksaalselt kõlavale järeldusele, et seda segadust tekitavat keerukust arvestades võiks "plahvatanud geeni" le gène éclaté täpsustada, kui üldse, ainult "toodete kaudu, mis tulenevad selle aktiivsus”, st funktsionaalsed molekulid, mida see tekitab (Gros 1991, 297). Kuid kui see läbi mõelda, on keeruline järgida Grosi nõuandeid sellise vastupidise määratluse kohta, kuna fenotüüp määratleks genotüübi.on jõudnud üsna paradoksaalselt kõlavale järeldusele, et seda hämmastavat keerukust arvestades võiks "plahvatanud geeni" le gène éclaté täpsustada, kui üldse, ainult "selle aktiivsusest tulenevad tooted", st funktsionaalsed molekulid mida see tekitab (Gros 1991, 297). Kuid kui see läbi mõelda, on keeruline järgida Grosi nõuandeid sellise vastupidise määratluse kohta, kuna fenotüüp määratleks genotüübi.on jõudnud üsna paradoksaalselt kõlavale järeldusele, et seda hämmastavat keerukust arvestades võiks "plahvatanud geeni" le gène éclaté täpsustada, kui üldse, ainult "selle aktiivsusest tulenevad tooted", st funktsionaalsed molekulid mida see tekitab (Gros 1991, 297). Kuid kui see läbi mõelda, on keeruline järgida Grosi nõuandeid sellise vastupidise määratluse kohta, kuna fenotüüp määratleks genotüübi.nagu fenotüüp määratleks genotüübi.nagu fenotüüp määratleks genotüübi.

Viimased genoomi struktuuri ja funktsiooni käsitlevad arutelud on keskendunud projektile DNA entsüklopeedia (ENCODE). Projekti eesmärk oli tuvastada kõik inimese genoomi funktsionaalsed elemendid. Konsortsiumi senise töö tulemused muudavad juba teada olevad kõrvalekalded molekulaarse geeni klassikalisest mudelist, kuna regulatiivsete piirkondade ääres olev pidev valku kodeeriv piirkond näivad pigem reegli kui erandina. ENCODE uurijad leidsid suures osas kattuvusi transkriptide, DNA järjestuse laialt eraldatud tükkidest saadud toodete ja antud geeni laiali hajutatud regulatoorsete järjestuste osas. Samuti kinnitavad leiud, et suurem osa genoomist on transkribeeritud, ning rõhutavad funktsionaalseid, valku mitte kodeerivate RNA transkriptide olulisust ja ulatuslikkust, mis on tekkinud viimase kümnendi jooksul ja viitab „RNA regulatiivsete tehingute tohutule varjatud kihile“(Mattick 2007). Nende leidude valguses pakuti välja geeni määratlus, mille kohaselt "geen on genoomsete järjestuste liit, mis kodeerib potentsiaalselt kattuvate funktsionaalsete produktide sidusat komplekti". (Gerstein jt 2007, 677). Sellised määratlused teenivad peamiselt annotatsiooniprobleemi lahendamise eesmärki (Baetu 2012), mis muutub eriti oluliseks bioinformaatika kasvava tähtsuse ja järjepidevat ontoloogiat vajavate andmebaaside kasutamise kontekstis (Leonelli 2008). Vaieldavam on siin kaasatud funktsiooni mõiste. ENCODE konsortsiumi andmetel võimaldasid nende andmed neil „määrata biokeemilisi funktsioone 80% genoomist“. (ENCODE Project Consortium 2012, 57), hoolimata asjaolust, et konservatiivsete hinnangute kohaselt on ainult 3–8% alustest puhastava valiku all, mis tavaliselt tähistab jadafunktsiooni. Kriitikud on väitnud, et funktsiooni etioloogiline mõiste, mille kohaselt funktsioon on valitud efekt, on funktsionaalse genoomika kontekstis sobivam (Doolittle jt 2014), samas kui teised väidavad, et DNA ahela mis tahes põhjuslik roll võib olla asjakohane, eriti biomeditsiinilistes uuringutes (diskussiooni filosoofilise käsitlemise kohta vt Germain jt 2014). Nagu geenikontseptsiooni ajaloo varasemate keerdkäikude põhjal oleme märganud, on need arengud ajendatud tehnoloogia arengust,eriti RNA sügavas järjestamises ja valkude-DNA interaktsioonide tuvastamisel.

Kokkuvõtteks võib öelda, et Falkiga (2000, 327) võib öelda, et ühelt poolt on geenile kui elementaarsele üksusele omistatud autokatalüütiline omadus üle viidud DNA-sse. Replikatsiooni ei saa enam pidada geeni kui sellise spetsiifiliseks. Lõppude lõpuks ei riku DNA replikatsiooni protsessi kodeerivate piirkondade piirid. Teisest küljest, nagu paljud sündmuskoha vaatlejad on märkinud (Kitcher 1982; Gros 1991; Morange 2001; Portin 1993; Fogle 2000), on geeni heterocatalüütilise funktsionaalse ühikuna geeni selgepiiriliste omaduste määratlemine üha raskem. omadused. Kontekstiliste piirangute tingimustes on valitud valikuküsimus, millised järjestuse elemendid kaasatakse ja millised geeni funktsionaalses iseloomustamises välja jätta. Seetõttu on mõned võtnud geenimõistete suhtes pluralistliku hoiaku. (Burian 2004).

Sellele olukorrale on olnud erinevaid reaktsioone. Teadlased nagu Thomas Fogle ja Michel Morange möönavad, et enam pole täpset määratlust selle kohta, mida võiks geeniks lugeda. Kuid nad ei muretse selle olukorra pärast eriti ja on valmis jätkama geenidest rääkimist pluralistlikult, kontekstuaalselt ja pragmaatiliselt (Fogle 1990, 2000; Morange 2000b). Elof Carlson ja Petter Portin on samuti jõudnud järeldusele, et praegune geenikontseptsioon on abstraktne, üldine ja avatud vaatamata või lihtsalt seetõttu, et praegused teadmised geneetilise materjali struktuurist ja korraldusest on muutunud nii põhjalikuks ja nii detailseks. Kuid nad, nagu Richard Burian (1985), võtavad avatud kontseptsioone, millel on suur võrdluspotentsiaal, mitte ainult puudujäägina, millega elada, vaid ka potentsiaalselt produktiivseks vahendiks teaduses. Sellised kontseptsioonid pakuvad võimalusi ja jätavad valikuvõimalused lahtiseks (Carlson 1991, Portin 1993). Filosoof Philip Kitcher kiitis geeniga seotud kõigi molekulaarsete sisendite tagajärjel juba umbes 25 aastat tagasi geeni heterogeenset referentspotentsiaali kui vooruslikkust ja tegi ultraliberaalse järelduse, et geeni molekulaarbioloogia puudub. On olemas ainult geneetilise materjali molekulaarbioloogia”(Kitcher 1982, 357).

Geneetilise materjali autokatalüütilise ja evolutsioonilise mõõtme vaatenurgast on geenidele omistatud reproduktiivne funktsioon osutunud kogu genoomi funktsiooniks. Replikatsiooniprotsess, see tähendab geneetika kui sellise ülekandeaspekt, on osutunud keerukaks molekulaarseks protsessiks, mille mitmekülgsus, kaugeltki ainult geeni segamine meiootilise rekombinatsiooni ajal, kujutab endast evolutsiooni reservuaari ja seda juhib väga keeruline molekulaarne protsess. masinad, sealhulgas polümeraasid, güraasid, DNA-d siduvad valgud, parandusmehhanismid ja palju muud. Genoomilised erinevused, mis on suunatud selektsioonile, võivad siis evolutsiooni käigus “geenidesse lahutada”, nagu Peter Beurton on öelnud (Beurton 2000, 303).

Teisest küljest on neid, kes geeni heterocatalüütilist varieeruvust käsitlevad argumendina geneetilise materjali kui terviku, seega ka geenide, käsitlemisel enam iseenesest fundamentaalsetena, vaid pigem arenguressursina, mis vajab kontekstuaalseks muuta. Nad väidavad, et on tulnud aeg, kui mitte lahustuda, siis vähemalt põimida geneetikat arenguks ja isegi paljunemise arendamiseks - nagu soovitab James Griesemer (Griesemer 2000) - ja niisiis korjata niit sinna, kus Kühn ja teised jätsid selle rohkem kui pool sajandit tagasi. Järelikult defineerib Moss “geeni-D” (eelpool mainitud fenotüüpiliselt määratletud geeni-P vastandit) kui “arenguressurssi (seega D), mis iseenesest on fenotüübi suhtes määramatu. Geen-D olemine on kromosoomi transkriptsiooniline ühik,mille sees asuvad molekulaarsed matriitsivarud”(Moss 2003, 46; vrd Moss 2008). Sellest vaatenurgast moodustavad need mallid ainult ühe reservuaari, millele arenguprotsess tugineb, ja neil ei ole pärilike molekulidena ontoloogilisi eeliseid.

Koos molekulaarbioloogiaga läks klassikaline geen molekulaarseks (Waters 1994). Iroonilisel kombel lahustus selles protsessis geenide kui idee, mis hõlmas valku kodeeriva DNA lihtsate osade, idee. Niipea kui klassikalise geneetika geen oli molekulaarbioloogia kaudu omandanud materiaalse struktuuri, levisid biokeemilised ja füsioloogilised mehhanismid, mis tingisid selle edasikandumise ja ekspressiooni. Molekulaarbioloogia arendamine ise - seda ettevõtet, mida nii sageli nimetatakse täiesti reduktsionistlikuks vallutuseks - on muutnud genoomi mõtlemise võimatuks lihtsalt külgneva DNA tükkide komplektina, mis on lineaarsed sellest saadud valkudega. Kahekümne esimese sajandi alguses, kui topeltheeliksi viiekümnendal aastapäeval esitleti õigeaegselt inimgenoomi projekti tulemusi,näib, et molekulaargeneetika on läbinud täisringi, paljunemist ja pärimist käsitledes enam mitte puhtalt geneetiliselt, vaid evolutsioonilis-arengu seisukohalt. Samal ajal on geen 20. sajandil muutunud meditsiinis keskseks kategooriaks (Lindee 2005) ning domineerib tervise ja haiguste diskursustel postgenoomilisel ajastul (Rose 2007).

4. Geen evolutsioonis ja arengus

Üks 20. sajandi bioloogia kui distsipliini ajaloo tähelepanuväärsemaid sündmusi, mille käivitas geneetika (eriti matemaatilise populatsiooni geneetika) tõus, oli nn moodne evolutsiooniline süntees. Terves õpikute sarjas, mille avaldasid evolutsioonibioloogid nagu Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr ja Julian S. Huxley, kasutati populatsioonigeneetika tulemusi Darwini, selektsionistliku evolutsiooni taastamiseks. Pärast 1900. aasta paiku valitsenud „darvinismi varjutust” (Bowler 1983) pakkus neo-darwinism taas bioloogiat ühendavat ja selgitavat raamistikku, mis hõlmas ka kirjeldavamaid loodusteaduslikke distsipliine nagu süstemaatika, biogeograafia ja paleontoloogia (Provine 1971; Mayr & Provine 1980; Smocoovitis 1996).

Scott Gilbert (2000) on välja toonud geeni mõiste kuus aspekti, kuna seda oli kasutatud populatsioonigeneetikas kuni moodsa evolutsioonilise sünteesini. Esiteks oli see abstraktsioon, üksus, mis pidi täitma vorminõuded, kuid seda ei olnud vaja täpsustada ja tegelikult ei määratletud seda sisuliselt. Teiseks, evolutsioonigeen pidi tingima või pidi olema korrelatsioonis mingi fenotüüpse erinevusega, mida oli võimalik selektsiooni abil näha või suunata. Kolmandaks, ja samamoodi, evolutsioonilise sünteesi geen oli üksus, mis oli lõpuks vastutav selektsiooni toimumise eest ja kestis põlvkondade vältel. Neljandaks, evolutsioonilise sünteesi geen võrdsustati suures osas sellega, mida molekulaarbioloogid nimetasid “struktuurgeenideks”. Viiendaks oli see geen, mida ekspresseeriti organismis, mis konkureeris reproduktiivse eelise pärast. Ja lõpuks,seda peeti suures osas iseseisvaks üksuseks. Richard Dawkins on viinud selle viimase argumendi äärmusesse, määratledes geeni kui omaette elu omava isepäise replikaatori, konkureerides kaasgeenidega ja kasutades organismi enda ellujäämise vahendina (Dawkins 1976; vrd Sterelny) ja Kitcher 1988).

Molekulaarbioloogia, mille käigus kõrgemad organismid on viimase kolme aastakümne jooksul liikunud keskpunkti, on teinud sellest evolutsioonigeenist karikatuuri ning liikunud meie silme ette geenid ja terved genoomid keerukate süsteemidena, mis mitte ainult ei võimalda evolutsiooni toimumist, vaid on ka nad alluvad jõulisele evolutsiooniprotsessile. Genoom tervikuna on võtnud üha paindlikuma ja dünaamilisema konfiguratsiooni. Evelyn Fox Keller räägib “reaktiivsetest genoomidest” (Keller 2014). Liikuvad geneetilised elemendid, mida McClintock iseloomustas enam kui pool sajandit tagasi Zea mays, pole mitte ainult omandanud valuutat transposoonide kujul, mis regulaarselt ja ebaregulaarselt saavad lahti lõigatud ja sisestatud üle kogu bakteriaalsete ja eukarüootsete genoomide, vaid on ka teisi segamine, mis toimub DNA tasemel. Immuunvastuse korraldamisel osaleb näiteks hiiglaslik kogus somaatilist geeni, mis nõtkub ja DNA splaissib. See põhjustab potentsiaalselt miljonite erinevate antikehade tootmist. Ükski genoom poleks sellise ülesandega toimetulemiseks piisavalt suur, kui evolutsiooni käigus poleks leiutatud geenide eraldamist ja nende osade keerulist permutatsiooni. Geenperekonnad on aja jooksul tekkinud dubleerimise teel, sisaldades vaigistatud geene (mõnikord nimetatakse neid ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337).osaleb immuunvastuse korraldamisel. See põhjustab potentsiaalselt miljonite erinevate antikehade tootmist. Ükski genoom poleks sellise ülesandega toimetulemiseks piisavalt suur, kui evolutsiooni käigus poleks leiutatud geenide eraldamist ja nende osade keerulist permutatsiooni. Geenperekonnad on aja jooksul tekkinud dubleerimise teel, sisaldades vaigistatud geene (mõnikord nimetatakse neid ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337).osaleb immuunvastuse korraldamisel. See põhjustab potentsiaalselt miljonite erinevate antikehade tootmist. Ükski genoom poleks sellise ülesandega toimetulemiseks piisavalt suur, kui evolutsiooni käigus poleks leiutatud geenide eraldamist ja nende osade keerulist permutatsiooni. Geenperekonnad on aja jooksul tekkinud dubleerimise teel, sisaldades vaigistatud geene (mõnikord nimetatakse neid ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337). Ükski genoom poleks sellise ülesandega toimetulemiseks piisavalt suur, kui evolutsiooni käigus poleks leiutatud geenide eraldamist ja nende osade keerulist permutatsiooni. Geenperekonnad on aja jooksul tekkinud dubleerimise teel, sisaldades vaigistatud geene (mõnikord nimetatakse neid ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337). Ükski genoom poleks sellise ülesandega toimetulemiseks piisavalt suur, kui evolutsiooni käigus poleks leiutatud geenide eraldamist ja nende osade keerulist permutatsiooni. Geenperekonnad on aja jooksul tekkinud dubleerimise teel, sisaldades vaigistatud geene (mõnikord nimetatakse neid ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337).mis sisaldavad vaigistatud geene (mida mõnikord nimetatakse ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337).mis sisaldavad vaigistatud geene (mida mõnikord nimetatakse ka pseudogeenideks). Geenid ise näivad olevat suuresti tekkinud moodulitest kombineeritult. Leiame hüppegeene ja mitut eri tüüpi valkude isovorme kodeerivaid geene. Lühidalt öeldes näib olevat terve hulk mehhanisme ja üksusi, mis moodustavad nn päriliku hingamise (Gros 1991, 337).

Molekulaarsed evolutsioonibioloogid on pinda vaevalt kriimustanud ja vaevalt hakanud sellest paindlikust geneetilisest aparatuurist aru saama, ehkki Jacob esitas juba rohkem kui kolmkümmend aastat tagasi vaate genoomile kui esivanemate poolt iteratsioonitud ja peenestatud tükkide dünaamilisele kehale (Jacob 1977). Geenivaramu järjestamine koos intelligentse jadaandmete võrdlusega toob praegu selle struktuuri üha enam esile (nende arengute ajaloost vt García-Sancho 2012, saidil>

Kuidas seda kirjet tsiteerida.

Vaadake selle kirje PDF-versiooni eelvaadet saidil Friends SEP-i ühingu veebileht.

Otsige seda sisestusteema Interneti-filosoofia ontoloogiaprojektis (InPhO).

Selle kande täiustatud bibliograafia PhilPapersis koos linkidega selle andmebaasi.

Muud Interneti-ressursid

• MendelWeb, hooldaja Roger B. Blumberg
• Elektrooniline teadusalane kirjastamine, haldaja Robert J. Robbins
• Geeniprojekti esindamine, juhivad Paul Griffiths (U. Sydney) ja Karola Stotz (U. Sydney)
• Max Plancki teadusajaloo instituudi virtuaalne labor, Berliin