…τα κουκούτσια είναι έμβρυα των φυτών;

Ο όρος “σπέρμα” έχει διαφορετική έννοια στα ζώα και στα φυτά. Στα ζώα, λέγοντας “σπέρμα”, εννοούμε ένα υγρό που περιέχει τα σπερματοζωάρια, δηλαδή τα κύτταρα που ως στόχο έχουν να γονιμοποιήσουν τα ωάρια. Στα φυτά, όμως, με τον όρο “σπέρμα” αναφερόμαστε στο αποτέλεσμα της γονιμοποίησης. Όταν, δηλαδή, οι γυρεόκοκκοι (που είναι κάτι ανάλογο με τα σπερματοζωάρια των ζώων) ενός άνθους γονιμοποιήσουν τις σπερματικές βλάστες (που είναι κάτι ανάλογο με τα ωάρια των ζώων) ενός άλλου άνθους, τότε προκύπτει το σπέρμα (που είναι κάτι ανάλογο με το έμβρυο των ζώων). Συνηθέστερα, αντί να χρησιμοποιήσουμε τον όρο “σπέρμα”, χρησιμοποιούμε τους όρους “κουκούτσι”, “σπόρος” ή ακόμα και “καρπός”. Υπό μια οπτική, είναι λογικό. Διότι αν το έμβρυο, που ονομάζεται “κουκούτσι” ή “σπόρος”, βρεθεί σε κατάλληλες συνθήκες, θα καταφέρει να βλαστήσει και να μετατραπεί σε ώριμο φυτό. Ετσι, όταν παρακολουθούμε αμέριμνοι μια κινηματογραφική ταινία και καταβροχθίζουμε εκατοντάδες ηλιόσπορους, σημαίνει πως τρεφόμαστε με φυτικά έμβρυα! Μα το ίδιο συμβαίνει όταν καταβροχθίζουμε εκατοντάδες ποπ-κορν, τα οποία πρωτύτερα έχουμε ψήσει κιόλας! Να μην αναφερθώ στον αρακά, στα φασόλια και σε ένα πλήθος άλλων τροφών… Μετά από όλα αυτά, καταλαβαίνουμε πως το καλοκαίρι, όταν φτύνουμε τόσο απαξιωτικά τα κουκούτσια από το δροσερό καρπούζι, τα τραγανά κεράσια και τα γυαλιστερά τζάνερα (κατ’ άλλους κορόμηλα), εκσφενδονίζουμε τους σχηματισμούς που θα μπορούσαν, θεωρητικά, να αποτελέσουν ένα νέο φυτό.

Υπόδειγμα άσκησης στο κεφάλαιο 5 της βιολογίας κατεύθυνσης

Υγιής άντρας διασταυρώθηκε με υγιή γυναίκα και γεννήθηκαν ένα αγόρι με αχρωματοψία στο κόκκινο και το πράσινο χρώμα, ένα κορίτσι που πάσχει από δρεπανοκυτταρική αναιμία, ενώ το ζευγάρι περιμένει το τρίτο παιδί του.

α. να προσδιορίσετε τους γονότυπους των γονέων.

β. να προσδιορίσετε τους πιθανούς γονότυπους των παιδιών τους.

γ. να υπολογίσετε την πιθανότητα το τρίτο παιδί να έχει φυσιολογικό φαινότυπο.

Λύση…

α. Η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι ασθένεια που μεταβιβάζεται με αυτοσωμικό υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας. Συμβολίζουμε το φυσιολογικό γονίδιο με Β και το παθολογικό γονίδιο της αναιμίας με βs, κατά τα πρότυπα του σχολικού βιβλίου. Κατά συνέπεια, οι φυσιολογικοί άνθρωποι έχουν γονότυπο ΒΒ ή Ββs ενώ οι ασθενείς έχουν γονότυπο βsβs. Οι υγιείς γονείς έχουν σίγουρα τον ετερόζυγο γονότυπο (Ββs), αφού αποκτούν κορίτσι με τη συγκεκριμένη ασθένεια, δηλαδή κορίτσι με γονότυπο βsβs.

Η αχρωματοψία είναι ασθένεια που μεταβιβάζεται με φυλοσύνδετο υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας, δηλαδή το υπεύθυνο για την αχρωματοψία γονίδιο βρίσκεται στο Χ χρωμόσωμα και δεν έχει αλληλόμορφο στο Y χρωμόσωμα. Συμβολίζουμε το φυσιολογικό γονίδιο με ΧΑ και το παθολογικό γονίδιο της αχρωματοψίας με Χα. Επειδή τα αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ χρωμόσωμα, ενώ τα θηλυκά δύο, υπάρχουν δυο δυνατοί γονότυποι στα αρσενικά άτομα και τρεις στα θηλυκά. Οι δυνατοί γονότυποι των αρσενικών είναι ΧΑY (του υγιούς ατόμου) και ΧαY (του ατόμου με αχρωματοψία). Οι δυνατοί γονότυποι των υγιών θηλυκών είναι ΧΑΧΑ και ΧΑΧα, ενώ ΧαΧα είναι ο γονότυπος των θηλυκών με αχρωματοψία. Άρα, ο υγιής πατέρας έχει γονότυπο ΧΑY, ενώ η υγιής μητέρα έχει ΧΑΧα, καθώς αν δεν διέθετε το Χα, δε θα μπορούσε να αποκτήσει αγόρι με αχρωματοψία, δηλαδή αγόρι με γονότυπο ΧαY.

Οι γονότυποι, λοιπόν, των γονέων και για τα δύο χαρακτηριστικά, είναι ΒβsΧΑY (του πατέρα) και ΒβsΧΑΧα (της μητέρας).

β. Οι πιθανοί γονότυποι του αγοριού είναι ΒΒΧαY ή ΒβsΧαY. Το αγόρι πάσχει από αχρωματοψία, άρα υποχρεωτικά έχει το γονίδιο Χα. Δεν πάσχει, όμως, από δρεπανοκυτταρική αναιμία, άρα διαθέτει τουλάχιστον ένα Β γονίδιο προερχόμενο από τον ένα γονέα, ενώ από τον άλλο έχει κληρονομήσει ένα Β ή ένα βs.

Το κορίτσι πάσχει από δρεπανοκυτταρική αναιμία, άρα ο γονότυπός του είναι βsβs. Ωστόσο, δεν πάσχει από αχρωματοψία και αφού έχει κληρονομήσει υποχρεωτικά το γονίδιο ΧΑ από τον πατέρα, θα έχει κληρονομήσει από τη μητέρα ένα ΧΑ ή ένα Χα. Άρα, οι πιθανοί γονότυποι του κοριτσιού είναι βsβsΧΑΧΑ ή βsβsΧΑΧα.

γ. Για να υπολογίσουμε την πιθανότητα να έχει φυσιολογικό γονότυπο το τρίτο παιδί τους, πρέπει να κάνουμε διασταύρωση διυβριδισμού. Επειδή τα γονίδια που μελετάμε είναι το ένα αυτοσωμικό και το άλλο φυλοσύνδετο, ισχύει ο δεύτερος νόμος του Mendel, δηλαδή ο νόμος της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων. Αυτός αναφέρει ότι το γονίδιο που ελέγχει ένα χαρακτήρα δεν επηρεάζει τη μεταβίβαση ενός γονιδίου που ελέγχει έναν άλλο χαρακτήρα. Είναι γνωστό ότι αυτό ισχύει μόνο για γονίδια που βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων, όπως στην περίπτωσή μας. Η ανεξάρτητη μεταβίβαση των γονιδίων γίνεται επειδή τα χρωμοσώματα των γονέων συνδυάζονται με τυχαίο τρόπο κατά τη δημιουργία των γαμετών. Σε αυτού του τύπου τις διασταυρώσεις, κάθε γονέας παράγει τέσσερα είδη γαμετών, όπως φαίνεται παρακάτω.

 

γονείς:

ΒβsΧΑY

ΒβsΧΑΧα

γαμέτες:

ΒΧΑ, ΒY, βsΧΑ, βsΥ

ΒΧΑ, Βχα, βsΧΑ, βsΧα

 

Το παρακάτω τετράγωνο του Punnett προσδιορίζει τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών, από τον οποίο υπολογίζεται και η ζητούμενη πιθανότητα να προκύψει το άτομο που μας ενδιαφέρει, με δεδομένο ότι κάθε κύηση είναι ανεξάρτητο γεγονός.

 

γαμέτες

ΒΧΑ

ΒΧα

βsΧΑ

βsΧα

ΒΧΑ

ΒΒΧΑΧΑ

ΒΒΧΑΧα

ΒβsΧΑΧΑ

ΒβsΧΑΧα

ΒY

ΒΒΧAY

ΒΒΧαΥ

ΒβsΧΑΥ

ΒβsΧαΥ

βsΧΑ

ΒβsΧΑΧΑ

ΒβsΧΑΧα

βsβsΧΑΧΑ

βsβsΧΑΧα

βsY

ΒβsΧΑΥ

ΒβsΧαΥ

βsβsΧΑΥ

βsβsΧαΥ

 

Η πιθανότητα να γεννηθεί παιδί με φυσιολογικό φαινότυπο, δηλαδή να έχει τουλάχιστον μια φορά το γονίδιο Β και τουλάχιστον μια φορά το γονίδιο ΧΑ, είναι 9/16 (γονότυποι με καφέ χρώμα), όπως φαίνεται από τον παραπάνω πίνακα.

…πολλά είδη φυτών είναι, πρακτικά, αθάνατα;

Αν συγκρίνουμε τα φυτά με τα ζώα, οι διαφορές που θα βρούμε είναι τρομακτικές. Φυσικά, υπάρχουν και σημαντικότατες ομοιότητες, πράγμα που μας κάνει να πιστεύουμε πως όλοι οι οργανισμοί έχουν ένα και μοναδικό κοινό πρόγονο στην εξέλιξη. Η βιολογία των φυτών, λοιπόν, έχει τόσες διαφορές από τη βιολογία των ζώων, που ορισμένα κλασικά χαρακτηριστικά που συναντάμε στο ζωικό βασίλειο πρέπει να τα ξεχάσουμε, όταν ασχολούμαστε με το φυτικό βασίλειο. Ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι ο μέσος χρόνος ζωής. Δεν εννοώ πως η έννοια αυτή είναι πλήρως ανύπαρκτη στο φυτικό βασίλειο. Εννοώ όμως, πως τα όριά της δεν είναι τόσο στενά, όσο στο ζωικό βασίλειο. Ας πάρουμε για παράδειγμα τον άνθρωπο. Ο άνθρωπος έχει μέσο χρόνο ζωής τα 70 περίπου χρόνια. Αυτό σημαίνει πως ένας άνθρωπος μπορεί να πεθάνει στα 65 ή στα 56 ή στα 90 ή στα 87 ή στα 42 ή ακόμα και στα 104. Αποκλείεται όμως να βρούμε άνθρωπο που να έχει φτάσει τα 150. Ακόμα κι αν η ζωή του διαρκέσει πολύ, είναι καταδικασμένος να πεθάνει μέσα σε κάποια “λογικά” πλαίσια. Ανάλογα ισχύουν και για ένα σκύλο, που έχει μέσο όρο ζωής τα 15 χρόνια. Αποκλείεται να βρούμε σκύλο 25 ετών. Δεν ισχύει όμως το ίδιο σε όλα τα φυτά (ιδιαίτερα στα δέντρα). Ασφαλώς, υπάρχουν φυτά που υπακούουν σε κάποιους στενούς κανόνες. Για παράδειγμα, η μαργαρίτα είναι ένα μονοετές φυτό. Δε θα ζήσει παραπάνω από μερικούς μήνες. Τι γίνεται όμως με μια βελανιδιά; Πόσο ζει μια βελανιδιά; Υπήρξαν βελανιδιές που ξεράθηκαν μετά από μερικά χρόνια ζωής, επειδή ένα παθογόνο μικρόβιο ή ένα επιβλαβές έντομο ή μια ανόητη παρέμβαση του ανθρώπου τού προξένησε ανεπανόρθωτο κακό. Αν όμως δε συμβεί αυτό το ανεπανόρθωτο κακό, η βελανιδιά μπορεί να συνεχίσει και να συνεχίσει και να συνεχίσει να ζει για αρκετές εκατοντάδες χρόνια. Το ίδιο συμβαίνει με τα πουρνάρια, τα πεύκα, τους πλάτανους, τις καστανιές, τους ευκάλυπτους, τα ελαιόδεντρα και πολλά άλλα. Έτσι, σε ποικίλα μέρη του πλανήτη συναντάμε φυτά, των οποίων ο χρόνος ζωής είναι εντυπωσιακός. Στη λίμνη της Καστοριάς υπάρχει πλάτανος άνω των 900 ετών. Σε δάσος της California υπάρχει σεκόγια (είδος τεράστιου πεύκου) σχεδόν 4000 ετών. Ίδια περίπου είναι η ηλικία ενός κυπαρισσιού στο Ιράν και μιας καστανιάς στη Σικελία. Στο νομό Χανίων, ένα ελαιόδεντρο αγγίζει τα 3000 χρόνια. Και πότε θα πεθάνουν αυτά τα δέντρα; Κανείς δεν ξέρει. Δε φαίνεται να υπάρχει κάποιο χρονικό όριο. Εμείς ευχόμαστε να μην εμφανιστεί ο παράγοντας που θα τα οδηγήσει στον τερματισμό της ζωής τους. Μακάρι να ζήσουν άλλα τόσα χρόνια, αν φυσικά αυτό είναι δυνατό.