-prof.Stefania Petrescu ,Sc.Uruguay,Bucureresti
Fizica este cea mai importanta si autocuprinzatoare dintre stiinte
si a avut efect profund asupra dezvoltarii stiintifice.Fizica este echivalentul
de astazi a ceea ce altadata se numea filozofie naturala,din care au provenit
cele mai multe dintre stiintele noastre moderne. t6n8ng
Biologia este stiinta naturii care se ocupa cu studiul fiintelor vii.In zilele
de la inceput ale acestei stiinte,biologii aveau de tratat problema pur
descriptiva de a afla ce fiinte vii exista.Dupa ce aceste chestiuni au fost
lamurite cu mult interes,biologii au intrat in mecanismul din interiorul
corpurilor vii.
A existat de timpuriu o interesanta legatura intre fizica si biologie,legatura
prin care biologia a ajutat fizica la descoperirea conversarii energiei pentru
prima data demonstrata de Mayer in legatura cu cantitatea de caldura primita
de o fiinta vie.
Daca privim mai de aproape problemele biologiei animalelor vii,vedem multe fenomene
fizice:circulatia singelui ,pompe,presiune,etc.
Exista nervi:stim ce se intimpla cind calcam pe o piatra ascutita
si ca intr-un fel sau altul,informatia merge de la picior in sus.E
interesant cum se intimpla aceasta.
In studiul nervilor,biologii au ajuns la concluzia ca acestia sunt tuburi foarte
fine cu un perete complex,care e foarte subtire.Prin acest
Perete celula pompeza ioni,astfel incit exista ioni pozitivi in
afara si ioni
Negativi inauntru,ca intr-un condensator.Or,aceasta membrana are
o proprietate interesanta:daca se descarca antr-un anumit loc,adica daca unii
dintre ioni au fost in stare sa o traverseze de-a curmezisul ,astfel ca
Tensiunea electrica sa fie redusa acolo,aceasta influenta electrica se face
simtita asupra ionilor din vecinatate si ea afecteaza membrana,
Astfel incit lasa sa treaca ionii de-a curmezisul si in punctele
invecinate.
Acestea,la rindul sau o afecteaza mai departe si si astfel exista o unda
de „penetrabilitate”este „excitata” la un capat,de exemplu
prin calcare pe piatra ascutita.Aceasta unda este oarecum analoga cu ceea ce se
intimpla cu un lung sir de pietre de domino asezate vertical atunci
cind este rasturnata piatra de la capat,aceasta rastoarna urmatoarele etc.
Astfel se va transmite doar un singur mesaj.In mod similar,in celula nervoasa exista procese care formeaza incet ionii din nou afara spre a
pregatimesajul pentru impulsul urmator .Asa se face ca stim ceea ce facem.Desiguri
ca efectele electrice asociate cu acest impuls nervos pot fi culese cu instrumente
electrice si din cauza ca exista efecte electrice,in mod evident fizica
proceselor electrice a avut o mare importanta pentru intelegerea fenomenului.
Fenomenul opus este ca,de undeva din creier,se transmite spre exterior un mesaj
de-a lungul unui nerv.Ce se petrece la capatul nervului acolo nervul are ramificatii fine,conectate cu o structura de lingi
un muschi ,o placa terminala.Cind impulsul ajunge la capatul nervului
,sunt expulzate mici cantitati dintr-o substanta chimica numita aceticolina(
5 pina la 10 molecule o data) si aceasta afecteaza fibra musculara,facind o sa se contracte .
Cei care studiaza nervii simt ca munca lor e foarte importanta,fiind ca nu poti avea animale fara nervi.Dar poti avea viata fara nervi.Plantele nu au nici nervi,nici muschi,dar totusi ele exista,traiesc.
Asa ca pentru problemele fundamentale ale biologiei trebuie sa privim mai in
profunzime ti vom descoperi ca toate fiitele vii au o multime de caracteristici comune.Astfel,in primul rind ele sunt facute din
celule,
in interiorul carora exista un mecanism complex capabil de a efectua procese chimice.
In celulele plantelor exista un mecanism pentru captarea luminii si generarea zaharinei, care e consumata apoi in intuneric spre a mentine
planta in viata.Cind planta este mincata zaharoza genereaza
in animale o serie de reactii chimice foarte stins legate de fotosinteza
din plante
(si efectul sau opus din intuneric).
In celulele sistemelor vii exista mai multe reactii chimice complicate
in care un compus se schimba in mai muti altii .
Fizica este de mare importanta in biologie si in alte stiinte pentru
inca un motiv, legat de tehnica experimentala.
De fapt,fara marea dezvoltare a fizicii experimentale toate schemele biochimice
nu ar fi cunoscute astazi.
Motivul este ca cea mai utila metoda pentru a analiza acest sistem fantastic de complex este sa se marcheze atomii care sunt folositi in
reactii.Proprietatile chimice ale atomilor sunt determinate de numarul de electroni ,nu de masa nucleului .
Exista in celule molecule foarte mari supuse unor schimbari care
intr-un mod complicat tin moleculelel mai mici exact asa cum trebuie pentru ca reactia sa se poata produce cu usurinta.Aceste structuri foarte mari
se numesc enzime.
O enzima este facuta dintr-o substanta numita proteina.Enzimele sunt forte mari
si complicate ,diferite intre ele,iar fiecare este construita pentru a controla o anumita reactie speciala.
Enzimele,ele insele,nu sunt direct implicate in reactie.Ele nu se
modifica ,ci au pur si simplu rolul de a permite unui atom sa treaca dintr o parte intr-alta .Dupa ce a facut acest lucru cu o molecula,enzima este
gata sa il repete cu cea urmatoare,ca o masina intr-o fabrica.
Nu toate proteinele sunt enzime,dar toate enzimele sunt proteine.
Exista multe proteine,ca proteinele din muschi,proteinele structurale care exista in cartilagii,par,piele,care nu sunt ele insele enzime.Totusi proteinele sunt o substanta caracteristica vietii: mai intii din
ele sunt construite toate enzimele si in al doilea rind din ele este construita
o mare parte din rezultatul materiei vii.
Proteinele au o structura foarte interesanta si simpla.Ele sunt un sir de lant,de diferiti aminoacizi.
Unul din marile triunfuri ale anilor 1960 a fost descoperirea aranjarii atomice spatiale exacte a anumitor proteine,care contin 56 sau 50 atomi intr-un
sir.
Peste o mie de atomi au fost descoperti an structura complexi a doua proteine
.Prima a fost hemoglobina .
O alta proteina este: de unde” stiu „enzimele ce trebuie sa fie
O musca cu ochii rosii face o musca cu ochii rosii si astfel informatia pentru
intreaga structura de enzime de a produce pigment rosu trebuie transmisa
de la o musca la urmatoarea .Aceasta se realizeaza printr-o substanta din nucleul celulei,care nu e o proteina,numita ADN(acid dezoxiribonucleic).Aceasta substanta cheie e trecuta dintr-o celula intr alta si transforma informatiile despre cum trebuie sa fie facute enzimele.
Sructura substantei ADN a fost studiata multa vreme,mai intii chimic
spre a-i gasi compozitia,iar apoi cu raze X pentru ai determina structura spatiala.Rezultatul
a fost urmatoarea descoperire remarcabila: molecula de ADN este formata dintr-o pereche de lanturi,rasucite unul in jurul
altuia.Coloana vertebrala a fiecaruia dintre aceste lanturi,care sunt analoage
lanturilor de proteine,dar chimic cu totul diferite,e formata dintr-o serie
de grupari de zahar si fosfat.
In anul 1963 fizicianul Richard P.Feynman nota ca”detaliile despre cum
sosesc si cum aranjeaza aminoacizii in conformitate cu codul care se afla
in ARN sunt pina acum,inca necunoscute”.In prezent aceasta
afirmatie este contrazisa de descoperirile facute.
Desigur ca in prezent nici un domeniu nu face mai multe progrese pe atit
de multe fronturi decit biologia .Daca ar fi sa ne uitam cea mai puternica dintre toate ipotezele care ne conduc mai depsarte in incercarea
de a intelege viata,aceasta este ca toate corpurile sunt facute din atomi
si orice fac fiintele vii poate fi inteles in termeni de oscilatii
si miscari ale atomilor.
In cotinuare voi prezenta actualitati si perspective in genetica.
Pierre Auger ,unul dintre expertii UNESCO pentru biologie si genetica face urmatoarea
remarca: „Genetica a cunoscut un trecut valoros,are un prezent bogat si
promite un viitor pasionant”.
Aforismul lui P. Auger reflecta realitatea existenta in domeniul geneticii,exprima
chinteseta dezvoltarii geneticii,de la conturarea ei ca stiinta ca specialitate,pina
in prezent si viitor.
Notiuni si chiar”observatii” experimentale(empirice) sunt cunoscute
din antichitate,dar momentul crucial pentru genetica este anul 1865,cind
Gregor Mendel publica lucrarea”Cercetari asupra hibizilor de plante”.
Prin continutul lucrarii,traditional,lui Mendel i se atribuie „paternitatea”fundamentarii
stiintifice a geneticii de mai tirziu.Mendel,
Gratie perspicacitatii interpretarilor,descopera si defineste legile ereditatii,sprijinite
si fundamentate prin calcule matematice,stabileste transmiterea si reparasia
caracterelor parentale la descendenti,explica
„puritatea” genetica sui segregarea independenta a caracterelor
,precum si particularitatile de caracter dominant,recesiv,codominant,etc.
„Prinre ideile avansate de Mendel-spune F.Jacob-una dintre cele mai revolutionare,care,mostenita
de la parinti ,determina caracterul”.
Datorita W.Waldeyer este introdusa notiunea de cromozom,iar in anul 1903 ,farmacistul danez W.Johansen introduce termenul de gena.
Sutton demonstreaza ca in celula somatica cromozomii se gasesc
In perechi omogene,unul avind origine paterna,celalalt materna si
ca in
Gametogeneza repartizeaza fiecare in gameti diferiti.
Un punct nodal in dezvoltarea geneticii este si anul 1902 cind
Cuenot ,dupa redescoperirea legilor mendeliene ,demonstreaza experimental ca
sunt aplicabile in regnul animal si la om .Deci, se demonstreaza universalitatea
legilor lui Mendel .
Din anul 1910,datorita lucrarilor lui Th M.Morgan incepe adevarata
„perioada revolutionara” pentru genetica.