Πέμπτη, 26 Σεπτεμβρίου 2013

Οι απόψεις του Τροφίμ Ντενίσοβιτς Λυσένκο για την γενετική

Ένα από τα γεγονότα που σημάδεψαν την πνευματική ζωή της Σοβιετικής Ένωσης, στις  δεκαετίες του 1930 και 1940, ήταν η αντιπαράθεση πάνω σε θέματα βιολογίας που είχε μεγάλο αντίκτυπο σ’ ολόκληρη τη σοβιετική κοινωνία ενώ απασχόλησε πολλούς διανοούμενους και στη Δύση. Η αντιπαράθεση άρχισε γιατί από το 1935 και ύστερα μια ολοένα και αυξανόμενη μερίδα σοβιετικών βιολόγων, μ’ επικεφαλής τον γεωπόνο Τροφίμ Ντενίσοβιτς Λυσένκο (1898-1976), αμφισβήτησε τις βασικές αρχές της μεντελιανής γενετικής, της γονιδιακής θεωρίας της κληρονομικότητας. Αυτή η θεωρία περιλάμβανε τους νόμους του Γκρέγκορ Μέντελ για την υβριδική διασταύρωση καθώς και τα ευρήματα του αμερικανού βιολόγου Τόμας Μόργκαν για το ρόλο των χρωμοσωμάτων στη κληρονομικότητα. Προς αποφυγή παρεξηγήσεων, θα πρέπει να ξεκαθαρίσουμε από την αρχή ότι η προαναφερόμενη αμφισβήτηση δεν αφορούσε τα πειραματικά αποτελέσματα που είχαν συγκεντρώσει οι βιολόγοι που υποστήριζαν την γονιδιακή θεωρία της κληρονομικότητας (όπως για παράδειγμα η παρουσία των χρωμοσωμάτων στον κυτταρικό πυρήνα, ο αναδιπλασιασμός τους κατά την κυτταρική διαίρεση, η συσχέτιση μεταξύ χρωμοσωματικών μεταλλαγών και νέων εξωτερικών χαρακτήρων) αλλά μόνο την θεωρητική ερμηνεία που αυτοί τους έδιναν εκείνη την εποχή. Οι δύο κύριες θέσεις στις οποίες στηρίζονταν η μεντελιανή θεωρία της γενετικής ήταν οι ακόλουθες:

Σύμφωνα με την πρώτη θέση, η κληρονομικότητα καθορίζεται από ένα εξειδικευμένο τμήμα του οργανισμού, τα γονίδια. Τα γονίδια θεωρούνταν ως αυτό αναπαραγόμενα σωματίδια και κάθε κύτταρο ενός ζωντανού οργανισμού διαθέτει ένα πλήρες σύνολο αφού κάθε κυτταρική διαίρεση συνοδεύεται από τον αναδιπλασιασμό και την διαίρεση των γονιδίων. Το γονίδιο αναφερόταν, απ’ τους μεντελιανούς γενετιστές, ως το «άτομο της κληρονομικότητας» και για κάθε γονίδιο υπήρχε η υπόθεση ότι ελέγχει κάποια διαδικασία της ανάπτυξης που αποκρυσταλλώνεται στην εμφάνιση κάποιου συγκεκριμένου χαρακτηριστικού του οργανισμού. Όπως είχε πει και ο διάσημος Βρετανός βιολόγος C. H. Waddington το 1948: «Η μελέτη της κληρονομικότητας έχει αποκαλύψει μέσα στο κύτταρο την παρουσία μιας συλλογής μοναδιαίων γονιδίων που ελέγχουν σχεδόν όλους εκείνους τους χαρακτήρες που μπορούν να διερευνηθούν πειραματικά. Τούτο το γεγονός από μόνο του αποτελεί ένα ισχυρό δέλεαρ να υιοθετήσουμε την άποψη ότι οι οργανισμοί βασικά αντιπροσωπεύονται απ’ τα γονίδιά τους, ότι μπορούν να ιδωθούν ως μια επαρκή περίληψη των γονιδίων τους».

Η δεύτερη βασική πρόταση της μεντελιανής γενετικής ήταν η εξήγηση της μεταβλητότητας των οργανισμών διαμέσου των τυχαίων μεταλλαγών στο γονιδιακό μηχανισμό. Τα γονίδια αλληλεπιδρούν μ’ ένα πολύπλοκο τρόπο με το εξωτερικό περιβάλλον στην διάρκεια της ανάπτυξης του οργανισμού με αποτέλεσμα τα χαρακτηριστικά του ενήλικου οργανισμού ν’ αποτελούν το προϊόν αυτής της αλληλεπίδρασης. Το περιβάλλον όμως δεν επηρεάζει απ’ ευθείας τη κληρονομική βάση του οργανισμού. Η πηγή της φαινόμενης μεταβλητότητας των ζωντανών οργανισμών βρίσκεται στις αυθόρμητες και ολότελα τυχαίες αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στη δομή και στο μηχανισμό των γονιδίων. 

Ας περάσουμε να δούμε, τώρα, στην κριτική της γονιδιακής θεωρίας της κληρονομικότητας από τον Λυσένκο και τη σχολή του.

Κατά πρώτον, ο Λυσένκο απέρριπτε την ιδέα ότι η κληρονομικότητα ελέγχεται από μια εξειδικευμένη και αμετάλλακτη κληρονομική ουσία – το σύστημα των γονιδίων. Υποστήριζε ότι η κληρονομικότητα μπορεί μόνο να θεωρηθεί ως μια ιδιότητα της οργάνωσης της έμβιας ύλης, μια ιδιότητα εγγενής στον οργανισμό σαν σύνολο. Χαρακτηριστικός ήταν ο ορισμός που έδινε ο Λυσένκο στην κληρονομικότητα ως «την ιδιότητα ενός ζωντανού οργανισμού να απαιτεί καθορισμένες συνθήκες για την ζωή και την ανάπτυξή του και να αποκρίνεται με ένα καθορισμένο τρόπο στην επίδραση των εξωτερικών συνθηκών». Η υπόθεση για την ύπαρξη ενός εξειδικευμένου «οργάνου» της κληρονομικότητας έρχεται σ’ αντίθεση με ό,τι γνωρίζουμε για την φύση της έμβιας ύλης. Ούτε λίγο ούτε πολύ υποστηρίζει πως τα γονίδια, που παραμένουν αμετάβλητα μέσα στους πολλαπλούς και συνεχείς μετασχηματισμούς που χαρακτηρίζουν το κύτταρο, από μόνη της μια αξιοθαύμαστη ιδιότητα, έχουν την επιπλέον ιδιότητα να ελέγχουν και να ρυθμίζουν τις αναπτυξιακές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στον υπόλοιπο οργανισμό. Η ανάπτυξη σ’ όλους τους ανώτερους οργανισμούς συνοδεύεται από μια εντυπωσιακή διαφοροποίηση των ιστών. Αν, όμως, κάθε κύτταρο παραλαμβάνει ένα πλήρες και πανομοιότυπο σύνολο γονιδίων, τότε πως είναι δυνατόν να εξηγηθούν οι διαφορές μεταξύ των ιστών και των οργάνων;

Οποιαδήποτε και αν είναι η βιομοριακή σύνθεση των γονιδίων, η ικανότητά τους για αναπαραγωγή εξαρτάται από το κυτταρόπλασμα. Το γονίδιο, επομένως, δεν μπορεί να είναι αυτόνομος και καθοριστικός της κληρονομικότητας αφού το ίδιο είναι εξαρτημένο από κυτταρόπλασμα και, έτσι, η κληρονομικότητα συναρτάται από την συνολική οργάνωση του κυττάρου και όχι από ένα μέρος του. Η αυτονομία του γονιδίου μπορεί να στοιχειοθετηθεί μόνο προϋποθέτοντας ότι εξαρτάται από το κυτταρόπλασμα για τροφή και ενέργεια με τον ίδιο τρόπο που ένα βακτήριο εξαρτάται από ένα θρεπτικό μέσο για τροφή και ενέργεια. Μ’ άλλα λόγια το γονίδιο διαθέτει το βασικό χαρακτηριστικό ενός ζωντανού οργανισμού. Είναι αδύνατο να συλλάβει κανείς την κληρονομικότητα ως οτιδήποτε άλλο εκτός από μια γενική ιδιότητα της έμβιας ύλης, δηλαδή, ως μια μεταβολική διαδικασία και όχι ως ένα δομικό υλικό πρότυπο. Το γονίδιο, τονίζει ο Λυσένκο, είναι μια μεταφυσική οντότητα που δεν μπορεί να έχει πραγματική ύπαρξη διότι του αποδίδονται ιδιότητες που κανένα μέρος ενός ζωντανού συστήματος δεν διαθέτει. Η μη αποδοχή, όμως, του γονιδίου ως ένα εξειδικευμένο όργανο της κληρονομικότητας δεν συνεπάγεται και την μη αποδοχή των χρωμοσωμάτων. Χωρίς καμία αμφιβολία, τα χρωμοσώματα διαθέτουν μια εξαιρετικά περίπλοκη δομή και παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στις κυτταρικές λειτουργίες. Αυτό που τίθεται σε αμφιβολία για τα χρωμοσώματα είναι ο ρόλος που τους έχει αναθέσει η γονιδιακή θεωρία. 

Ένα άλλο σημείο στο οποίο εστιαζόταν η κριτική του Λυσένκο στην μεντελιανή γενετική αφορούσε τον ρόλο του εξωτερικού περιβάλλοντος στη διαμόρφωση της κληρονομικότητας του οργανισμού. Κανείς, βέβαια, μεντελιανός βιολόγος δεν αρνούνταν τη σημασία του περιβάλλοντος. Οι πολλαπλές σχέσεις προσαρμογής και ρύθμισης μεταξύ του περιβάλλοντος και του οργανισμού σε κάθε στιγμή της ζωής του ήταν παραδεκτές απ’ όλους τους βιολόγους. Η σχέση, όμως, μεταξύ κληρονομικότητας και περιβάλλοντος που υπέθετε η μεντελιανή γενετική ήταν μηχανική. Το περιβάλλον θεωρούνταν ως ένα υπόβαθρο με το οποίο αλληλεπιδρά το αμετάβλητο – αμετάβλητο αν εξαιρέσει κανείς τις τυχαίες μεταλλάξεις – κληρονομικό υλικό προκειμένου να σχηματίσει τα γνωρίσματα του οργανισμού. Το περιβάλλον επηρεάζει το βαθμό και τη μορφή της έκφρασης των γνωρισμάτων του οργανισμού αλλά όχι και τα γονίδια που, σε τελική ανάλυση, τα ελέγχουν.  Η βασική μεντελιανή υπόθεση ήταν ότι τα γονίδια παραμένουν αμετάβλητα και ανεπηρέαστα από το περιβάλλον κατά την διάρκεια της ανάπτυξης του οργανισμού. Οποιεσδήποτε μεταλλάξεις παρατηρούνταν στα γονίδια χαρακτηρίζονταν είτε αυθόρμητες είτε ως αποτέλεσμα κάποιων εξωτερικών παραγόντων όπως π.χ. ακτίνων Χ, υπεριώδους ακτινοβολίας, διαφόρων χημικών ουσιών και άλλων.

Σ΄ αυτό το σημείο, ο Λυσένκο και άλλοι βιολόγοι διατυπώνουν δύο ενστάσεις. Κατά πρώτον, μια τέτοια μηχανική εικόνα της σχέσης οργανισμού και περιβάλλοντος βρίσκονταν σε διάσταση με τις αμοιβαίες σχέσεις προσαρμογής που παρατηρούνταν  στις φυσιολογικές και βιοχημικές μελέτες των ζωντανών συστημάτων. Κατά δεύτερο, υπονοεί, εμμέσως πλην σαφώς, ότι αν και οργανισμός βρίσκεται σε μια τέτοια οργανική σύνδεση με το περιβάλλον σε τέτοιο βαθμό που να μην μπορεί να διαχωρισθεί απ’ αυτό, υπάρχει, μολαταύτα, ένα μέρος του οργανισμού το οποίο δεν επηρεάζεται από το περιβάλλον. Ταυτόχρονα, όμως, αυτό ακριβώς το μέρος που είναι απομονωμένο από την επιρροή του περιβάλλοντος έχει την ικανότητα να ελέγχει εκείνες τις σχέσεις προσαρμογής μεταξύ του περιβάλλοντος και του οργανισμού που αποτελούν την ουσία της έμβιας ύλης. Έτσι, η δράση του περιβάλλοντος στον οργανισμό, όπως τον κατανοεί η μεντελιανή γενετική, οδηγεί στα ίδια λογικά αδιέξοδα που οδηγεί και η έννοια της ιδιαίτερης κληρονομικής ουσίας. 

Ποιοί ήταν οι λόγοι που οδήγησαν τον Λυσένκο και άλλους σοβιετικούς βιολόγους να αμφισβητήσουν τις αρχές της μεντελιανής γενετικής, της γονιδιακής θεωρίας της κληρονομικότητας; Την απάντηση θα πρέπει ν’ αναζητήσουμε στις κοινωνικές συνθήκες που επικρατούσαν στην Σοβιετική Ένωση και την ιδιαίτερη ανάπτυξη που είχε η βιολογική επιστήμη μέσα σ’ αυτές. 

Η ανάπτυξη όλων των επιστημών μετά την Οκτωβριανή Επανάσταση το 1917 ήταν θεαματική. Από τις πρώτες μέρες της ύπαρξής της η σοβιετική κυβέρνηση προχώρησε στην σχεδιασμένη ανάπτυξη της επιστήμης σε τεράστια κλίμακα. Συνέπεια αυτής της σχεδιασμένης πολιτικής ήταν ότι για πολλά χρόνια η Σοβιετική Ένωση αφιέρωσε μεγαλύτερο ποσό πόρων για την επιστημονική έρευνα σε σχέση με οποιαδήποτε χώρα στον κόσμο. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην οργάνωση της βιολογικής έρευνας ιδιαίτερα σε σχέση με την γεωργία. Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες της σοσιαλιστικής γεωργίας, δημιουργήθηκε μια ολόκληρη αλυσίδα Αγρονομικών Ινστιτούτων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση της κολεκτιβοποίησης, η βιολογική επιστήμη απόκτησε ακόμη μεγαλύτερη σημασία ως καθοριστικός παράγοντας στον ρυθμό αγροτικής ανάπτυξης και οι απαιτήσεις των κολχόζνικων απ’ τους επιστήμονες για συμβουλές και βοήθεια στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων έγιναν πιο επιτακτικές.  Πολλά συνεταιριστικά αγροκτήματα, τα κολχόζ, παίρναν ενεργά μέρος σε πειραματική δουλειά που ξεκινούσε ένα Ινστιτούτο. Κάθε κολχόζ διέθετε ένα μικρό εργαστήριο κυρίως για ελέγχους ρουτίνας αλλά και για κάποια ερευνητική δουλειά ανάλογα με την πρωτοβουλία των κολχόζνικων. Η σύνδεση μεταξύ επιστήμης και πρακτικής ήταν επομένως πολύ στενή και ζωντανή και αυτό το γεγονός έπαιξε σημαντικό ρόλο σ’ εκείνες τις επιστημονικές εξελίξεις που έδωσαν το έναυσμα για την διένεξη.

Πολύ μεγάλη δραστηριότητα, που περιλάμβανε πολλά ερευνητικά Ινστιτούτα, σημειώθηκε στον τομέα παραγωγής και επιλογής υψηλής ποιότητας σπόρων για τις ανάγκες των κολχόζ. Η ανάγκη παραγωγής υψηλής ποιότητας σπόρων και ανάπτυξης φυτικών ποικιλιών υψηλών στρεμματικών αποδόσεων ήταν ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη της σοβιετικής γεωργίας και οικονομίας γενικότερα. Η επιστημονική λύση αυτού του προβλήματος δεν ήταν μόνο απόλυτα επιτακτική αλλά και απόλυτα δυνατή μιας και η ίδια η οργάνωση των κολχόζ δημιούργησε τεράστιο πεδίο ανάπτυξης της βιολογικής και αγρονομικής επιστήμης. Η περισσότερη δουλειά εδώ έγινε από την αρχή με βάση τις αρχές της «ορθόδοξης» γενετικής θεωρίας από επιστήμονες με πολύ καλή κατάρτιση στην μεντελιανή γενετική η οποία, σημειωτέον, διδασκόταν σχεδόν σ’ όλα τα πανεπιστήμια της χώρας μέχρι και το 1948. Και όμως, τα αποτελέσματα όλων των προσπαθειών που έγιναν υπό την καθοδήγηση της μεντελιανής γενετικής δεν ήταν τ’ αναμενόμενα. Αντίθετα, τα πειράματα που έγιναν στη βάση αρχών που βρίσκονταν σε διάσταση με την μεντελιανή γενετική είχαν επιτυχή έκβαση. 

Το πρώτο συγκεκριμένο επίτευγμα ήταν η τεχνική της εαρινοποίησης που ανέπτυξε ο Λυσένκο μετά από μια σειρά πειράματα στα 1926-1929. Η τεχνική αυτή επέτρεψε την μετατροπή χειμερινών ποικιλιών σιταριού σε εαρινές διαμέσου προσεκτικής μεταβολής των εξωτερικών συνθηκών κατά την διαδικασία ανάπτυξης του φυτού. Δεδομένου ότι οι η χειμερινή και η εαρινή ποικιλία σιταριού χαρακτηρίζονταν από διαφορετική γενετική βάση, δηλαδή κληρονομικότητα, τα πειράματα που αποσκοπούσαν στη μετατροπή της μιας στην άλλη έρχονταν καταφανώς σε αντίθεση με τη βασική παραδοχή της μεντελιανής γενετικής η οποία απέρριπτε ένα τέτοιο ενδεχόμενο.  Οι νέες ποικιλίες είχαν σημαντικά μεγαλύτερη απόδοση καρπού και πολλά κολχόζ γρήγορα υιοθέτησαν τη μέθοδο. Μέχρι το 1941 πάνω από 20 εκατομμύρια εκτάρια είχαν σπαρθεί με ποικιλίες που προήλθαν από διάφορες τεχνικές εαρινοποίησης.

Μια ακόμη σημαντική αγροτεχνική μέθοδο που πρότεινε ο Λυσένκο ήταν η ενδοποικιλιακή διασταύρωση. Αφαιρούσαν τους στήμονες (τα φυτικά όργανα που παράγουν γύρη) σε φυτά, όπως το σιτάρι και το κριθάρι, τα οποία εκ φύσεως αναπαράγονταν με αυτογονιμοποίηση, και μετά τα ράντιζαν με γύρη από φυτά της ίδια ποικιλίας αλλά που είχαν σπαρθεί σ’ άλλη τοποθεσία. Η υπόθεση, πίσω απ’ αυτή τη μέθοδο ήταν η εξής. Φυτά από διαφορετικές τοποθεσίες, με διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας, σύστασης εδάφους κλπ, θα είχαν διαφορετική, έστω και σε μικρό βαθμό, γενετική ταυτότητα μολονότι άνηκαν στην ίδια ποικιλία. Κατά συνέπεια απ’ τη διασταύρωση τους θα προκύψουν φυτά με μεγαλύτερη ζωντάνια και αντοχή αφού ήταν ήδη γνωστό ότι, μετά από κάμποσες γενιές, συνέβαινε το ακριβώς αντίθετο σε φυτά που γονιμοποιούνταν απ’ την ίδια τους τη γύρη. Μολονότι και αυτή η υπόθεση έρχονταν σ’ αντίθεση με τις αρχές της μεντελιανής γενετικής, που όριζε ότι φυτά από την ίδια ποικιλία διαθέτουν την ίδια γενετική σύσταση ανεξαρτήτως τοποθεσίας, στην πράξη επιβεβαιώθηκε. Η πρώτη γενιά φυτών που προήλθε από ενδοποικιλιακή διασταύρωση παρουσίασε αυξημένη απόδοση καρπού. 


O Λυσένκο και οι συνεργάτες του πρότειναν αρκετά άλλα αγροτεχνικά μέτρα που για λόγους χώρου δεν μπορούν να περιγραφούν εδώ. Ενδεικτικά μόνο αναφέρουμε την  εαρινή καλλιέργεια πατάτας στις νότιες στέπες και την ανάπτυξη νέων μεθόδων φυτικού υβριδισμού (μπολιάσματος). Η πρακτική επιτυχία και αυτών των μέτρων ήταν εντυπωσιακή αν και η θεωρητική αφετηρία τους βρισκόταν – και γι’ αυτά –  σε διάσταση με την μεντελιανή γενετική. Για την συνολική του προσφορά προς τη σοβιετική γεωργία, ο Λυσένκο τιμήθηκε με το παράσημο του Ήρωα Σοσιαλιστικής Εργασίας, με το παράσημο της Εργατικής Κόκκινης Σημαίας, με το παράσημο τάξης Λένιν (έξι φορές) και με το Βραβείο Στάλιν (τρεις φορές 1941, 1943 και 1949).

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου