Oorerwing: wie lyk soos Pa en wie lyk soos Ma?
Klein Kosie... sprekend sy pa se kind of uitgeknip sy ma? Die wonderlike verhaal van oorerwing...
Bloudruk .van .die .lewe
Neem een vuil hemp en ’n paar graankorrels. Plaas hulle in ’n ou pot. Ná 21 dae het jy ’n woelige oes: ’n nes met muise. Of neem ’n jong bul, moker hom bokveld toe met ’n hou op die kop en begrawe die bees in ’n staande posisie met net sy horings wat bokant die grond uitsteek. Los hom ’n maand lank só, saag dan sy horings af—en, wonder bo wonder, ’n swerm bye sal daar uitvlieg. Dié resepte vir die “skepping” van muise en bye is in die sestiende eeu bedink om die teorie van spontane voortplanting te gepropageer—die geloof dat lewe uit nie-lewende dinge kan ont­spring. Eeue sou nog verloop voordat mense finaal sou aanvaar dat alle lewende dinge deur ander lewende dinge gegenereer word... en hul eienskappe van hul ouers erf...
Foto bo: National Library of Medicine / U.S. National Institutes of Health
Elke orang na sy aard,
rooi en lelik en behaard,
maak sy ma se hart so bly,
want sy weet hy lyk soos sy!
Foto: Yerkes National Primate Research Center / U.S. National Human Genome Research Institute
Wat is oorerwing en genetika?
OORERWING is die oordra van ouers se eienskappe aan hul nakomelinge. As ’n vrou swanger is, weet ons sonder ’n sweempie twyfel dat sy nie die lewe aan ’n katjie, hondjie, olifant, muis of orangoetang sal skenk nie, maar aan ’n mensie.
Ons weet voorts dat die baba geen snawel sal hê nie, maar ’n mensemond en nie pote nie, maar menslike ledemate, asook ’n menslike brein, hart, longe en vel. Oorerwing beteken dat alle lewende organismes eiesoortige nasate kry.
Wat meer sê, oorerwing is daarvoor verantwoordelik dat kinders soos hul ouers lyk en ander familielede ook na mekaar trek.
Genetika is eenvoudig die studie van erflikheid en variasies in organismes.
Geskiedenis van genetika
VAN die vroegste tye af is mense geboei deur die feit dat ’n mens jou liggaamlike en verstandelike eienskappe aan jou kinders kan oordra. Maar hulle het natuurlik nie die kennis gehad om dit te verklaar nie en allerhande staaltjies en bygelowe het hieromtrent ontstaan.
Dit was maar betreklik onlangs dat begin is om erflikheid wetenskaplik te bestudeer. Eers van die sewentiende eeu af is wetenskaplike waarnemings oor die ooreenkomste tussen familielede gedoen.
Opspraak is byvoorbeeld gewek deur ’n agttiende-eeuse Berlynse familie by wie vier geslagte met ekstra vingers en tone gebore is.
’n Paar jaar later het die geval van die “ystervarkman”, die Engelsman Edward Lambert, bekend geraak. Hy het aan ’n velkwaal gely wat ook sy ses kinders getref het—en daar is besef dat só ’n seldsame siekte onmoontlik binne twee geslagte kan voorkom tensy dit oorerflik is.
LINKS: ’n Historiese illustrasie van die “ystervarkman” Edward Lambert (in 1717 in Engeland gebore). Daar is vertel dat sy vel soos dik boombas was wat periodiek afgedop het., terwyl die hare op sy lyf soos ystervarkpenne was. Die erflike velkwaal Ichthyosis hystrix (Lambert-sindroom) het blykbaar nie net by hom en sy ses seuns voorgekom nie, maar is deur vier geslagte heen van pa na seun oorgedra, sonder dat die dogters ooit getref is. Lambert en sy kinders en kleinkinders het deur Europa gereis en hulself vir geld as “’n nuwe menslike spesie” aan nuuskieriges ten toon gestel.
In die loop van die negentiende eeu is erflikheid deur ’n aantal mense wetenskaplik ondersoek. Een van die bekendstes—ofskoon sy werk lank geïgnoreer is—was die Oostenrykse monnik Gregor Mendel.
Hy was die hoof van ’n klooster en ook ’n bekwame plantkundige, wat veral in kruising en oorerwing belang gestel het. Hy het besluit om ’n noukeurige studie daarvan te maak en gewone tuin-ertjies gekies om mee te werk.
REGS: Gregor Johann Mendel (1822–1884).
Mendel het vasgestel dat faktore (wat nou gene genoem word) daarvoor verantwoordelik is dat eienskappe van geslag tot geslag oorgedra word. Dit was ’n deurslaggewende voorwaartse stap in die ontsluiting van die sel se geheime.
Mendel se bevindings is na ’n plantkundige gestuur, wat dit ewe brutaal verwerp het. Dit is 35 jaar lank veronagsaam totdat nuwe navorsers bereid was om die ontdekkings na te gaan.
Laat in die negentiende eeu het die Nederlandse plantkundige Hugo de Vries veranderings in gene wat mutasies genoem word, ondersoek.
In 1910 het die Amerikaanse bioloog Thomas Morgan ontdek dat gene geleë is in selstrukture wat chromosome genoem word. Hy het ook getoon dat baie eienskappe verweef is en gewoonlik as groep oorgeërf word—byvoorbeeld blonde hare en blou oë.
In die jare vyftig het twee wetenskaplikes van die Universiteit van Cambridge, die Amerikaner James Watson en die Engelsman Francis Crick, verklaar dat die DNS-molekule ’n dubbele heliksstruktuur het—met ander woorde soos ’n gedraaide touleer lyk. Dit was ’n mylpaal in die genetika.
LINKS: Francis Harry Compton Crick (1916–2004) en James Dewey Watson (gebore 1928).
In die latere twintigste eeu is só met genetiese ingryping gevorder dat wetenskaplikes maniere gevind het om gene te isoleer en hulle weer in die selle van organismes in te voer. Só kan erflikheid verander word ...
Wat is ’n chromosoom, DNS en ’n geen?
Kyk ook Mieliestronk-artikel oor die ontsyfering van
die mensgenoom: klik hier
CHROMOSOME is strukture in die kerne van alle plant- en dierselle. Hulle is meestal nie werklik te onderskei van die netwerk van die kern nie, maar wanneer die sel hom voorberei vir deling, verander die chromosome van vorm en word hulle kort, dik en staafagtig.
Elke chromosoom bestaan uit dubbele stringe van hoofsaaklik deoksiribonukleïensuur-molekules (DNS) en proteïene. Elke DNS-molekule word uit ’n ketting van chemiese eenhede gevorm wat nukleotiede genoem word, en elke nukleotied bestaan weer uit ’n suikergedeelte, ’n fosfaatgedeelte en een van vier verskillende stikstofbasis-gedeeltes.
Die twee kettings van die dubbele spiraal word deur swak chemiese verbindings tussen spesifieke basisse bymekaar gehou.
Gene dra die oorerflike eienskappe van ’n individu, soos oog- en haarkleur, bloedgroep, temperament en siektes. Die gene is op vasgestelde plekke ál langs die chromosome gelee.
Daar is omtrent 500 gene op elke chromosoom in die menslike liggaam.
Die getal chromosome in elke sel verskil van organisme tot organisme. Met uitsondering van sperma en eierselle, wat elk 23 chromosome het, bevat alle menslike selle 46 chromosome. Paddas het 26 chromosome en ertjieplante 14.
BO: Dubbele spiraal van die DNS-molekule.
Krediet: U.S. National Human Genome Research Institute
Die sel, sy chromosome en die genetiese materiaal (DNS) van elke chromosoom
Binne-in die sel is ’n kern (LINKS) omring deur ’n halfvloeistof, wat sitoplasma genoem word. In elk van die menslike liggaam se duisternis selle bevat die kern 46 sogenaamde chromosome.
BO: Menslike chromosome.
Krediet: Jane Ades / NHGRI (U.S. Human Genome Project)
Die genetiese materiaal en ''rugstring'' van elke chromosoom is daardie lang string van die molekule DNS, wat soos ’n opgedraaide touleer lyk—die bekende “dubbele heliks” (dubbele spiraal), soos dikwels daarna verwys word.
Elke 1,8 m lange samegestelde string van die menslike DNS-molekule bevat meer as 3 miljard sogenaamde chemiese basispare. Dié vorm die “sporte” van die “touleer”, asook die letters in die genetiese kode. Daar is vier soorte van hierdie basisse, te wete adenien, sitosien, timien en guanien. Hulle paar met mekaar op—adenien skakel altyd met timien en sitosien altyd met guanien.
Hoe plant selle voort?
ALLE selle—of dit nou enkelsel-organismes is of gespesialiseerde selle in ’n organisme—moet voorplant. Die meeste doen dit deur te verdeel, sodat elke sel twee nuwe selle vorm, waarvan elkeen dieselfde eienskappe het as die oorspronklike sel.
Daar is twee hooftipes van selverdeling: 1) mitose en 2) meiose.
1) Gedurende mitose verdeel ’n sel om twee identiese dogterselle te vorm, wat elkeen die presiese hoeveelheid genetiese inligting bevat wat in die oorspronklike moedersel aanwesig was.
Elke dogtersel verdubbel dan in grootte en raak in staat om te verdeel. Die meeste selle in ons liggame en in enkelsel- en multisel-organismes plant op hierdie manier voort.
Mitose in dierselle kan in vier hooffases verdeel word: profase, metafase, anafase en telofase. (Mitose in plantselle verskil ietwat van dié in dierselle.)
Gedurende die gewone voortplanting van liggaamselle word die chromosome in die moedersel gedupliseer, sodat elke nuwe dogtersel dieselfde aantal chromosome as die moedersel ontvang.
2) Maar by seksuele voortplanting, waar die eiersel en sperma verenig, elkeen met die volle getal chromosome, sou die nuwe individu dubbel die hoeveelheid chromosome gehad het as dieselfde proses plaasgevind het.
Dit mag nie gebeur nie. Wanneer die eiersel en sperma dus ontwikkel, word die getal chromosome in elkeen gehalveer, ’n proses bekend as meiose.
Meiose kan ook in die vier fases van profase, metafase, anafase en telofase verdeel word.
Meiose (reduksiedeling) is ’n soort selverdeling wat aangetref word by organismes wat seksueel voortplant. Die getal chromosome in die selle word tot 50 persent verminder, en dit lei tot die ontwikkeling van eierselle en sperma. ’n Eiersel en sperm kan verenig om ’n wese met ’n unieke kombinasie van erflike eienskappe voort te bring. Dit is anders as mitose, waartydens ’n sel verdeel om twee identiese dogterselle te vorm, wat elkeen die presiese hoeveelheid genetiese inligting bevat wat in die oorspronklike moedersel aanwesig was.
Volledige Mieliestronk-artikel oor genetiese ingryping: klik hier
GENETIESE ingryping is een van die moderne wetenskap se opwindendste ontwikkelings. Dit stel genetici in staat om gene van een organisme na ’n ander oor te dra. Só word organismes soos bakterieë fabrieke vir die vervaardiging van produkte wat deur ander organismes, soos mense, benodig word.
Insulien is een so ’n voorbeeld. Diabete het ’n tekort aan hierdie hormoon, wat die weefsels opdrag gee om glukose uit die bloed te absorbeer. Een oplossing is om insulien van diere toe te dien, maar dié is nie altyd geskik nie.
Deur genetiese ingryping kan wetenskaplikes nou die geen om insulien te vervaardig van mense na bakterieë oordra, en só insulien vervaardig wat geskik is vir diabete.
Dit word só gedoen:
Neem ’n bakterie, met die oorerflike DNS.
Isoleer ’n sekere gedeelte van die DNS en verwyder ’n spesifieke deel daarvan.
’n Insulien-geen word vervolgens aan die oop deel van die geïsoleerde gedeelte van die DNS geheg.
Die DNS word dan weer in die bakterie ingevoeg. Die bakterie, wat nou die instruksies bevat om insulien te vervaardig, sal vinnig in ’n kultuurmedium of in ’n proefbuis vermeerder. Die kosbare insulien word dan later geoes.
Wetenskaplikes se uitdaging is om deur soortgelyke tegnieke ’n hele verskeidenheid van essensiële stowwe te produseer. Dit sluit in hormone, entstowwe teen aansteeklike siektes en bakterieë wat besoedelende olie sal verteer.
Genetiese ingryping is ook stof vir wetenskapsfiksie: Ruspes wat kunsmatig besmet is met ’n gemuteerde virus word in ’n proefneming in ’n geïsoleerde veld losgelaat om hul dodelike siekte na ander ruspes te versprei. Maar die ruspes ontsnap uit hul afgesonderde proefplaas en groei tot roofsugtige monsters wat die wêreld oorneem!
Of DNS-stringe van ’n oerdier word in die bevrugte eier van ’n lewende krokodil geplant—en ’n presiese weergawe van die skrikwekkende Tiranosaurus Rex staan van die laboratoriumtafel af op en verslind die wetenskaplikes wat hom geskep het! Of hoe het dit nou weer in die rolprent Jurassic Park gebeur?
Maar sal gruwelstories soos dié altyd beperk bly tot wetenskapsfiksie? Volgens genetiese ingenieurs is die moontlikheid om gene te manipuleer om uitgestorwe diere terug te bring, nie so vergesog nie. Dit sal stellig nie oerdiere wees nie, maar moontlik onlangs uitgestorwe diere waarvan genetiese materiaal nog op versterkwater in laboratoriums behoue gebly het.
Genetiese ingryping help om landbougewasse doeltreffender te maak, maar baie mense is bang dat dit buite beheer kan raak. Het ons die reg om die genetiese struktuur van enige organisme te verander? vra hulle. En kan dit altyd veilig gedoen word?
Die uitdaging is om die resultate van genetiese ingryping só te kanaliseer dat dit voordelig en veilig vir almal is.