Organism, specie, gena – ce inseamna aceste concepte in biologia contemporana. Curs rapid

În condițiile existenței unui interes destul de puternic al publicului instruit pentru programul teoretic al evoluției biologice ar putea fi de folos o trecere în revistă a înțelesului unor concepte cu care funcționeză “teoria evoluției”, sau “evoluționismul”, așa cum sunt denumite în literatura de popularizare. Astfel de concepte în forma actuală a cunoașterii biologice sunt: organism, specie, genă, populație de organisme, comunitate de organisme, ecosistem organizare ierarhică, nivel de organizare, mediu, la care se pot adăuga și altele.

Schema explicativă evoluționistă cea mai cunoscută publicului face apel la o selecție a organismelor pe baza performanței în procese de competiție cu alte organisme. Selecția duce în final la apariția unor organisme de fel diferit, adică din altă specie. Felul diferit e evaluat ca diferit pe baza unor trăsături diferite ale organismelor. Organismele performante au niște trăsături care le conferă avantaje relative în competiția cu alte organisme pentru resurse. Trăsăturile organismelor depind de niște procese interne ale lor determinate de niște gene din interiorul organismelor, precum și de condițiile externe din așa-numitul mediu al organismelor, tehnic vorbind anumite variabile măsurabile relevante pentru organismul respectiv.

În acest text pun la dispoziție câteva informații la zi despre conceptele de organism, specie și genă.

1 Conceptul de organism.

În pofida preocupărilor existente de a formula un concept general de organism în biologie nu există un astfel de concept. Pepper si Heron (2008) trec în revistă criteriile și dificultățile și propun o abordare pragmatică în care în diferite contexte de cercetare se folosesc definiții de interes metodologic pentru acel domeniu particular. Cauza profundă a faptului că nu se poate găsi o definiție generală este procesul de evoluție și diversificare a ce numim organisme. Noi numim organism in limbaj comun entități foarte diferite structural și funcțional. Problema tranzițiilor majore din evoluție și a apariției noilor planuri de organizare este una centrală în biologie (Queller si Strassman 2009, Diaz-Munoz și colab. 2016).

În stiintele sociale este consacrată ideea că organizațiile sunt un echivalent funcțional în societate al organismelor biologice (Strassman și Queller 2009) ceea are drept rezultat dezvoltarea unor domenii de cercetare a populațiilor și comunităților de organizații – a se vedea literatura de la conceptele respective). Și organizațiile sunt foarte diverse structural și funcțional ca rezultat al unor procese de evoluție socio-economică.

Eforturile de dezvoltare a unei teorii unitare despre organisme nu sunt abandonate (Zamer și Scheiner 2014), ele se înscriu în evoluția culturală a conceptului de organism odată cu evoluția teoriilor științifice despre procese biologice (Wolfe 2014) asociată unor anumite organizații din sistemele socio-economice.

Pentru ecologi este importantă clarificarea presupozițiilor metodologice cu privire la ce înțelegem prin individ biologic în cadrul fiecărei cercetări, de exemplu distincția dintre genet și ramet specifică organismelor clonale (Vallejo-Marin 2010, Liu și colab. 2016). Definiția metodologică a organismului cu care lucrăm are consecințe asupra estimării efectivului populațional al speciilor (a numărului de organisme dintr-o populație), cu implicații asupra măsurilor de management necesare în cazul speciilor periclitate (Tepedino 2012).

2 Conceptul de specie

Literatura de specialitate pe plan internaţional este enormă, nu există un concept de specie general acceptat (Ghiselin 2001, Hey 2005). În funcţie de proprietăţile şi procesele luate în considerare sunt propuse definiţii diferite ale speciei (Karanth 2017 tabelul 1). Zachos (2016) oferă o sinteză recentă într-o carte dedicată problemei (se poate consulta ataşat cuprinsul şi o parte din capitolul introductiv). Applicabilitatea unui concept sau altui variază la de la un grup taxonomic la altul. Rosello-Mora şi Amann (2001) sintetizeză informaţia la nivelul acelui an pentru procariote (pentru literatură mai recentă se poate explora arborele de citare în Google Scholar – circa 1600 de citări). Simmonds (2018) sintetizează literatura despre aplicarea conceptului de specie la virusuri. În domeniul managementului diversităţii biologice cel mai util este un concept ecologic de specie (Freudenstein şi colab. 2017). Acest concept este înrudit cu cel biologic de specie folosit pe scară largă în România, dar nu poate fi echivalat cu acesta. Speciile criptice (Fiser şi colab. 2017), identificate prin tehnici moleculare, sunt foarte relevante pentru managementul diversităţii biologice, iar înţelegerea lor poate avea consecinţe şi asupra modului cum evoluează conceptul de specie. Dezbaterile de idei sunt foarte folositoare în acest domeniu, ca oriunde în ştiinţă. Pentru relaţia dintre conceptul de specie şi teoria filogenetică în contextul unei dezbateri tipice comunităţii academice se poate citi Wheeler şi Meyer (2000).

Conceptul de specie popular între biologii și ecologii din România are ca sursă conceptul de specie biologică al lui Mayr (pentru o contextualizare a se vedea de Queiroz 2015) sosit în România prin teoria de organizare a sistemelor biologice a lui Zawadski (1963). Danielopol şi Cristescu (2015) şi Danielopol şi Tăbăcaru (2015) discută pe larg contribuţia lui Nicolae Botnariuc şi a lui Gheorghe Racoviţă la dezvoltarea acestor elemente de biologice teoretică în ţara noastră).

O explicaţii generală de uz didactic poate fi găsită pe larg într-un text anterior aici, din care am reluat în acest paragraf câteva informații cheie. Din punct de vedere al biologiei cuvântul specie se referă la o familie de concepte care se pot grupa în două mari tipuri: tipul instrumental şi tipul natural. Specia în sens instrumental (acronim SSI) se referă la organismele clasificate de către om în acelaşi grup (set, mulţime), în funcţie de nişte criterii, de nişte trăsături ale organismelor. Tipurile de SSI diferă în funcţie de tipurile de criterii folosite şi de metodele de aplicare a criteriilor folosite. Dintre disciplinele biologice taxonomia se ocupă de SSI. Specia în sens natural (acronim SSN) se referă la niste entităţi care există în natură, nişte sisteme naturale formate din organisme aflate în interacţiune unele cu altele sau din populaţii de organisme aflate în interacţiune. Tipurile de SSN diferă între ele în funcţie de modul cum e conceput sistemul natural, în funcţie de tipurile de relaţii dintre organismele din aceeaşi specie considerate relevante şi în funcţie de faptul dacă se iau în considerare sau nu şi relaţiilor organismelor din aceeaşi specie cu organisme din alte specii, sau cu obiecte nevii din mediu. Dintre disciplinele biologice ecologia şi teoria evoluţiei se ocupă de SSN, iar sistematica încearcă să stabilească o legătură explicită între SSI şi SSN.

3 Conceptul de genă

3.1 Introducere, modele teoretice

Există o dinamică accentuată a înțelesului conceptului de genă care a dus la apariția în literatura de specialitate chiar la exprimări emoționale cum ar fi criza conceptului de genă (El Hani 2007). Această dinamică este asociată evoluției cunoașterii biologice atât în ce privește explicarea unui anumit fenomen (de ex. transmiterea inter-generațională a caracterelor, determinarea fenotipului), cât și în ce privește diversificarea fenomenelor explicate prin apel la conceptul de genă (de exemplu asociate procesului de dezvoltare ontogenetică). Autorul menționat sintetizează în interesul oamenilor de știință literatura (până în 2007) despre aceste aspecte și cea despre încercarea de a formula un concept unitar de genă în aceste condiții.

Gerricke și Hagberg (2007, tabelele 1 și 2, figurile 2-5) identifică și caraacterizeză următoarele modele istorice de genă : mendelian (gena e un construct ipotetic, instrumental), clasic (gena e o entitate reală localizată pe cromozom care determină un caracter), modelul biochimic clasic (anterior descoperirii lui Wattson și Crick), modelul neoclasic în care gena constă într-un segment de ADN, și un model modern în care gena redevine un construct ipotetic constând în diverse segmente de ADN implicate în procesul de dezvoltare (cu o clasificare a genelor în funcție de rolurile lor în dezvoltare). Smith și Adkison (2008) dezvoltă contribuția lui Gerricke și Hagberg (2007) oferind și diagrame pentru clarificarea conținutului modelelor respetive pentru uz didactic (figurile 1 -7).

Mayer și colab. (2013) detaliază în tabelul 1 numeroasele variante ale modelului modern (conceptul sistemic de genă, definiția ENCODE a genei, analiza semiotică a genelor, functorul genetic, genon, transgenon).

O sinteză de foarte recentă despre conceptul de genă și o încercare de a da o definiție unitară o fac Portin și Wilkins (2017). Gena este definită de ei ca secvențe de ADN eventual necontigue cu efecte în rețele reglatoare genetice care au în final consecințe asupra fenotipului.

3.2 Perspective filosofice

Ca și în cazul conceptului de specie una din temele autorilor din domeniul filosofiei biologiei este abordarea pluralistă sau căutarea unui concept unitar de genă. Aparatul analitic al filosofilor permite găsirea unor nuanțe conceptuale diverse ale conceptului de genă în literatura biologică din diferite discipline acolo unde biologii tind să facă niște clasificări mai simple în propriile articole de sinteză (Folguerra și Pallitto 2018).

Unele lucrări de popularizare de tip best-seller au răspândit pe scară largă un anumit concept de genă, de tip obiect, ceea ce întârzie transferul conceptelui modern de genă în limbajul comun.

Articolele de analiză conceptuală și a teoriilor științifice permite evidențierea categoriilor de concepte de genă. De exemplu Chen (2018) evidențiază că în experimentele din genetica clasică genele sunt individuate ca termeni generali (eng. type), în timp ce în experimentele transgenice sunt individuate ca obiecte particulare (eng. token, https://plato.stanford.edu/entries/types-tokens/ ), mai precis ca un subtip al genei moleculare.

Griffiths și Stotz (2006) punctează faptul că în unele modele teoretice genele se referă la obiecte, în timp ce în altele genele se referă mai degrabă la procese. Conceptul post-genomic de genă este un concept funcțional, gena nu mai poate fi caracterizată doar prin proprietăți structurale ale ei. O sinteză foarte consistentă despre ce (nu) este o genă, în care se pune accentul tot pe distincția metodologică obiect-proces poate fi găsită în Schmidt (2013).

Poate că cel mai interesant din perspectivă filosofică pentru biologi și ecologi este faptul că acest caz, conceptul de genă, ilustrează foarte bine ce înseamnă dinamica cunoașterii științifice (Mayer și colab. 2013). O lucrare foarte bună, deși mai veche (Rosenberg 1997), discută în capitolul 4 detaliat relația dintre teoria geneticii mendeliane și cea a geneticii moleculare (întreaga lucrare merită citită, liniile de forță descrise structurând și astăzi biologia).

3.3 Predarea conceptului de genă

Manualele universitarea tind să fie în întârziere față de cunoașterea științifică în ce privește conceptul de genă (Albuquerque 2008) și chiar să inducă confuzie prin faptul că diferite concepte sunt utilizate în diferite contexte, sub același termen de genă, fără explicitarea cauzei utilizării diferite. Înțelegerea studenților cu privire la chestiuni biologice foarte importante diferă în funcție de modelul de genă folosit (Gerricke și Hagberg 2007), iar în manuale există adesea o incoerență conceptuală prin hibridizarea unui anumit concept de genă cu altul din altă epocă istorică de dezvoltare a biologiei (Gerricke și Hagberg 2010, tabelul 2). Situația variază de la un domeniu la altul, în ecologie și evoluționism dominând modelul mendelian și fiind complet absent modelul modern (Gerricke și Hagberg 2010, figura 9).

În general în predarea universitară din SUA dominau în 2010 conceptul mendelian și cel neoclasic (Agorram și colab. 2010), ceea ce ducea la dificultăți în înțelegerea conceptului modern de genă. Autorii propun includerea în predare a unor elemente istorice de dezvoltate a conceptului de genă.

Predarea unor concepte de genă este potrivită și la nivel de liceu (de exemplu conceptul molecular clasic, unele aspecte care au dus la criza conceptului de genă), dar a altora e potrivită numai la nivel universitar (Mayer și colab. 2013, tabelul 1).

3.4 Implicațiile modului de a gândi despre gene

Cunoașterea științifică considerată adevărată influențează sistemul de valori și practicile sociale. Atitudinile de neimplicare civică au fost corelate cu credința că există un determinism genetic al trăsăturilor grupurilor de oameni (studiu pe profesori din 23 de țări, între care și România, Castera și Clement 2014). Gericke și colab. (2017) pun în discuție, pe baza unor cercetări empirice, faptul că o mai bună cunoaștere biologică despre gene ar putea să schimbe credința relevantă social că există un determinism genetic al comportamentelor. Willoughby și colab. (2018) găsesc, totuși, o anumită corelație inversă între credința în voință liberă și determismul genetic. Factorii care influențează comportamentul cultural sunt foarte numeroși, cunoașterea științifică biologică fiind doar unul dintre ei.

Odată transferat conceptul de genă în literatura dreptului de proprietate și comercială prin patente, etc, are loc o stabilizarea instituțională a înțelesului său. Torrance (2010) face o consistentă analiză a felului cum e folosit termenul genă în drept și economie și compară cu conceptul de genă în biologie. Numărul de patente în care se folosește termenul genă sau ADN a crescut foarte mult începând cu anii 1990. Această situație a făcut ca oamenii de știință să nu disemineze publicului larg informațiile despre dezbaterile interne legat de conceptul de genă, care ar fi periclitat beneficiile obținute din patente. O genă înțelească obiect e mai ușor e patentat decât o genă înțeleasă ca proces.

3.5 Consecințe în domeniul ecologiei și managementului diversității biologice

În aceste domenii există o practică de utilizare a unui concept de genă ca obiect, în tradițiile mendeliană și a geneticii populaționale. Totuși aceasta nu e lipsit și de unele dezavantaje. De exemplu în cazul organismelor modificate genetic un argument pro este că modificarea genetică este punctuală, țintită, și nu va avea efecte sistemice, nu poate scăpa de sub control. Din perspectiva unui concept procesual, sistemic de genă, o astfel de afirmație este mult mai greu de susținut.

Semnificația rolului diversității genetice și ea este altfel interpretabilă în condițiile înțelegerii aspectelor ce țin de dezvoltarea ontogenetică a organismelor, de exemplu în chestiunea plasticității fenotipice a unor specii, a mecanismelor care stau la baza apariției ecotipurilor, a ce se află în spatele unor caracterizări a speciilor ca fiind stenobionte sau euribionte, toate cu importante consecințle în înțelegerea rolului speciilor în producția de diferite servicii ecosistemice prin trăsăturile lor funcționale fenotipice, separat sau în interacțiune în comunități.

Abordarea istorică și cunoașterea contextului de utilizare a diferitelor concepte de genă în teoriile din biologie poate oferi nu doar satisfacția unei înțelegeri coerente, raționale, ci și capitalul de cunoaștere necesar pentru a aplica în management o teorie sau alta în funcție de obiective, contextul comunității științifice și contextul cultural al țării respective (ce cred oameni despre determinismul genetic, etc).

Încheiere

Se poate observa din cele de mai sus în mod nesuprinzător că reprezentărilor relativ simple din literatura de popularizare le corespund în realitatea cunoașterii biologice reprezentări complexe a căror diversitate și schimbare permanentă e susținută de procesele de evoluție a științei atât din cauza interne (căutarea adevărului științific), cât și din cauze externe (interesele extra-științifice ale oamenilor de știință.

O imagine asupra existenței acestei situații și asupra unora dintre detaliile ei poate fi folositoare în nuanțarea punctelor de vedere susținute public și, posibil, la micșorarea faliilor ideologice rezultate din raportări diferite la știință.

În opinia mea există o datorie profesională a profesorilor de biologie de nivel preuniversitar să fie la curent cu conținutul acestor cunoștințe și astfel în fază cu preocupările colegilor din lumea civilizată. Acest text poate fi privit și ca un instrument pentru reducerea costurile de documentare a profesioniștilor din domeniu și astfel ușurarea deschiderii unor punți de dialog cu colegi din alte domenii.

citeste intreg articolul si comenteaza pe Contributors.ro