Arta

Unul dintre cei mai importanți cercetători din istoria recentă, sud-africanul Sydney Brenner (1927-2019), spunea că, în general, biologii își pun trei tipuri de întrebări cu privire la un organism viu: „Cum funcționează?“, „Cum este construit?“ și „Cum a ajuns să fie așa cum îl vedem?“. Cele trei întrebări fundamentale corespund celor trei mari domenii de studiu: fiziologia, embriologia și evoluția. În embriologie, una dintre cel mai des întîlnite ramificații ale întrebării sale fundamentale este „Cum se ajunge de la o singură celulă la un întreg organism?“. Deși această întrebare este astăzi printre cele mai fascinante ale biologiei, pînă s-a ajuns la formularea ei embriologia a trecut printr-o dezbatere care a început acum patru secole și continuă să fie relevantă și astăzi, deși nici unul dintre participanți nu a ieșit în mod clar învingător. 

Această dezbatere formidabilă care a culminat în secolul al XVIII-lea s-a purtat între teoriile „epigenezei“ și „pre-for-ma-ționismului“. Întrebînd-se cum se formează un organism, și mai ales de unde „știe“, de exemplu, embrionul unei broaște cum să devină o broască și nu o găină, preformaționiștii considerau că embrionii există deja ca materie „preformată“ în miniatură. Probabil cea mai memorabilă sugestie pe care au formulat-o, pentru care sînt cîteodată ridiculizați astăzi, era că embrionii există deja ca adulți în miniatură, sub forma unui homunculus. „Epigenetiștii“, pe de altă parte, credeau că un organism se dezvoltă treptat, dobîndind diverse componente pe măsură ce crește. Totuși, nu puteau să explice ce anume împingea, determina dezvoltarea către un anumit tip de embrion. Sugestia lor a fost că probabil există un fel de forță, pe care embriologul C.F. Wolff (1733-1794) o numea vis essentialis. E foarte posibil ca alegerea unei „forțe“ ca explicație să se datoreze influenței lui Newton. Așa cum spunea celebrul biolog și eseist Stephen Jay Gould, nu aveau cum să își imagineze în secolul al XVIII-lea că există informație „codificată“, așa cum spunem astăzi despre ADN, influențați fiind de informatică de la Turing încoace. De altfel, -Gould arăta într- una din cărțile sale, Ontogeny and Phylogeny (1977), că dezbaterea dintre susținătorii celor două teorii este deseori prezentată caricatural ca fiind purtată între cei care credeau în existența absurdă a unui organism în miniatură care creștea și cei care sugerau noțiunea aparent mai rațională a dezvoltării progresive. 

Așa cum o făcuse deja Aristotel și se face și astăzi, dezvolta-rea unui embrion poate fi obser-vată îndeaproape folosind ouă de găină, tă-in-du‑se cu grijă o „fereastră“ prin coaja oului. Susținătorii epigenezei spuneau că e limpede că diferitele caracteris-tici ale embrionului, cum ar fi o inimă care bate sau apariția membrelor, se dezvoltă progresiv. Cum spunea și Gould, preformaționiștii, precum Charles Bonnet (1720-1793), nu susțineau că epigenetiștii nu văd bine, ci că doar pentru că nu pot vedea ceva nu înseamnă că acel ceva nu există, cu alte cuvinte credeau că materia preformată există, dar nu era vizibilă cu metodele de atunci. Evoluționistul Ernst Mayr arăta că materialul genetic s-a dovedit a fi pînă la urmă deopotrivă elementul deja-format al preformaționiștilor și „forța“ care împinge dezvoltarea, gîndită de susținătorii epigenezei. Chiar dacă nu este astăzi clar în ce măsură ambele roluri îi revin exclusiv ADN-ului, Gould spunea că, pînă la urmă, soluția a fost aurea mediocritas, o cale de mijloc între cele două teorii care au animat dezbaterea timp de mai bine de două secole. 

Din întrebarea cum se ajunge de la o celulă la un întreg organism s-a desprins o alta: cum se ajunge de la o celulă care după fertilizare începe să se dividă pînă la un embrion cu structuri caracteristice, cum ar fi membrele. În cursul dezvoltării sînt activate genele din grupul Hox care contribuie la planul arhitectural al corpului, sau Bauplan, care e stabilit de la cap la coadă, adică printr-o axă care se întinde de la părțile anterioare către cele posterioare ale corpului. De exemplu, în funcție de combinația de gene Hox care este activată, coloana vertebrală va căpăta în ordine diferitele sale zone: cervicală, toracică, lombară ș.a.m.d. Numele de Hox e o prescurtare a lui homeobox, genele fiind numite astfel deoarece dacă genele Hox dintr-un anumit segment al corpului nu sînt activate la timp, are loc omeoza (homeosis), prin care o parte a corpului își pierde identitatea planificată, căpătînd alta. Cînd americanul Ed Lewis a înlăturat funcția unei gene Hox care determină formarea părții corpului care urmează imediat după zona aripilor, muștelor le-a crescut o pereche de aripi în plus în spatele celei normale, pentru că, în lipsa instrucțiunii acelei gene Hox, a fost duplicat segmentul anterior. În mod similar, activînd în zona capului o genă Hox care e necesară pentru a genera picioarele, muștelor le-au crescut picioare în locul antenelor. 

În urma multor studii atente sub microscop, în secolul al XIX-lea a fost formulată teoria celulară, conform căreia toate organismele vii sînt construite din celule, iar abia un secol după aceea a fost descoperită structura ADN-ului și au început eforturile de a-l interpreta. Fără aceste cunoștințe, participanții la vechea dezbatere nu puteau încă răspunde la multe întrebări și nici nu puteau formula altele precum cea în a cărei rezolvare sînt implicate genele Hox. Pînă la urmă, soluția depinde de întrebările care sînt puse, dacă ne amintim că, potrivit unei vorbe celebre a omului de știință britanic P.B. Medawar, „știința e arta rezolvabilului“. 

Laura-Yvonne Gherghina este doctorandă la Departamentul de Fiziologie, Dezvoltare și Neuroștiințe al Universității din Cambridge.