KR 2 LUTY 1975

KR 2 L U T Y 1975

* %

• , r*\ \ * . -U> i * f ’(

t / • ; *

v.

Zalecono do bibliotek nauczycielskich i licealnych pism em M inistra Oświaty n r IV/Oc-2734/47 ... ...

.V • - • - —r . . ... J. ■ «., . - - - - - -- • ~ —-

TREŚĆ ZESZYTU 2 (2136)

S z a b u n i e w i c z B., Na drodze do genetyki transform acji gatunków . . 29

S z a r ko N., Porów nanie fauny A rktyki i A ntarktydy na tle w arunków śro­ dowiskowych ... 35

J a r o n i e w s k i W .,W ęże m o r s k i e ... 33

P a c y n i a k C., Rzadkie gatunki drzew i krzew ów obcego pochodzenia w Pol­ sce zasługujące na rozpowszechnienie ... 41

J o ń c a E., Plejstoceńskie spłaszczenia stokowe w Sudetach Środkowych . . 44

Drobiazgi przyrodnicze Pasożyt w nętrza nasion (M. S k r z y p c z y ń s k a ) ...46

Owadobójcze właściwości niektórych grzybów z grupy Fungi im perfecti (K. W yrostkiewicz) ... 47

Postępy nowoczesnej histochem ii i jej rola w badaniach naukowych (W. J. P a j o r ) ... 4H Rozmaitości ... 49

Recenzje K. D e m e 1: Życie morza (R. J. W o j t u s i a k ) ... 51

M ikulas Kopernik. Obehy nebeskych sfer (E. R y b k a ) ... 52

E. K. Ł a z a r e n k o: K urs m ineralogii (K. Maślankiewicz) . . . . 52

Z. R u b i n o w s k i : Geologia złóż (K. Maślankiewicz) . . . 53

R. A. T u c k e r: Kingdom of the Seashell (W. S e i d l e r ) ... 53

M. M ł y n a r s k i : Nasze gady (A. Ż y ł k a ) ... 54

R. C a m e r o n : Shells (W. S e i d l e r ) ...54

Spraw ozdania T urystyka a środowisko przyrodnicze (K. R. M a z u r s k i ) ...55

S p i s p l a n s z

I. WIELKOROGIE STEPOWE BYDŁO afrykańskie W atussi. Fot. W. Strojny II. LEW, Panthera leo (L.). Fot. W. Strojny

III. SZAŁASY W DOLINIE M AŁEJ ŁĄKI. T atry Zachodnie. Fot. Z. Piskornik IVa. BŁĘDNE SKAŁKI w Górach Stołowych. Fot. W. S trojny

IVb. PACIORKI II. Fragm ent wschodniego bloku skalnego z grupy kilku granito­

wych ostańców skalnych na Koralow ej Górze. Fot. J. Kopton

O k ł a d k a : DĄB SZYPUŁKOWY, Quercus robur L. N erw acja liścia. Fot. W. Strojny

P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E

O R G A N P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N I K Ó W I M. K O P E R N I K A

L U T Y 1975 ZESZY T 2 (2136)

BOŹYDAR SZABUNIEWICZ (Gdańsk)

N A D R O D Z E D O G E N E T Y C Z N E J T R A N S F O R M A C JI G A T U N K Ó W

Z nau k i o ew olucji w iadom o, że form y ży­

w ych jed no stek zm ieniały się z czasem na Zie­

mi. G en ety ka n ato m iast poucza, że inform acja genetyczna u s tro ju jest niezm iennie p rzek azy ­ w ana. Postać u s tro ju jest re z u lta tem reakcji rozw ijającego się zaro d ka n a działanie środo­

wiska. Z różnych kom órek rozrodczych, w tych sam ych w aru n k ach , ro zw ijają się różne ustroje, ale z id enty czny ch genotypow o zalążków, w ró ż­

nych w aru nkach , p o w stają różniące się od siebie fenotypy.

B adania p rzede w szystkim G rzegorza M e n ­ d l a , a potem w ielu in n ych doprow adziły do w ykształcenia się pojęcia genu jako zarodkow ej zdolności do w y tw orzenia pew nej u strojow ej cechy. G en byłby fizyczną jednostką, r:d z a je m skom plikow anej m olekuły chem icznej, z a jm u ­ jącej typow e locus w chrom osom ie kom órki.

W raz z rozw ojem biologii m o lek u larn ej po w sta­

ło pojęcie inn ej jeszcze jednostki dziedziczenia, m ianow icie c i s t r o n u. Oba te pojęcia są zbliżone do siebie, ale b y n ajm n iej n :e jedno­

znaczne. Ich ogólne zastosow anie nie jes*: jesz­

cze dokładniej u ta rte .

C istron byłby dla nas m a k r :m 'le k u ł^ p o 'i- nu k leo ty d u d e so k sy ry b z o w e ? o , czyli m akro- m olekułą DNA, o olbrzym iej m asie, zaw ierają­

cą genetyczną in fo rm ację o budow ie p o jed y n ­

czej cząsteczki białka (polipeptydu). Masa ró ż­

nych cistronów w aha się w szerokich granicach, ale dla naszych rozw ażań p rzy jm ie rry , że jest rzędu 150 000 daltonów . M olekuła ta jest zbu­

dow ana z dziesiątków tysięcy atom ów (wodoru, w ęgla, tlenu, azotu i fosforu). Mimo ta k o lbrzy­

m iej złożoności, biochem icy poznali jej s tru k tu ­ rę, a niek tóre podobne m niejsze jednostki zo­

stały otrzym an e n aw et syntetycznie.

Pojęcie genu jako jednostki dziedziczenia n a ­ brało now ej postaci od czasu gdy B e a d 1 e i T a t u m (1941) zaproponow ali zasadę; że je­

den gen zaw iera genetyczną inform ację o b u ­ dowie jednego enzym u. O kazuje się, że1 liczne enzym y są złożone z szeregu polipeptydow ych cząsteczek białka, z k tó ry ch każda jest w y zn a­

czana przez oddzielny cistron. P odjednostki białka jednego enzym u by w ają niekiedy sy n te ­ tyzow ane n aw et w różnych n re js c a c h w n ętrza kom órki, np. w m itochondriach i w cytoplazm ie.

P djedn ostki te dopiero potem sk ład ają si na całość cząsteczki enzym u. Pojęcie genu skom pli­

kow ało się jeszcze w ostatn ie1"’ czasach, gdy

m ianem tym zaczęto nazyw ać nie tylko jed no -t

ki in f rm acy jn e dla białka, lecz rów n eż d h

n iek tórych niekcdow ych rra k rcm o le k u ł poM-

nukleotydów rybozow ych (RNA), bicrących

udzieł w m etabolizm ie kom órek.

30

T a b e l a 1 Zestawienie ciężaru DNa i długości jego spirali w niektórych jednostkach biolo­

gicznych. W artości są tylko z grubsza przybliżone. Za ciężar cistronu przyjęto arbi­

tralnie 300 000 daltonów

Obiekt

Ciężar polinukleotydu kodowego Długość spi­

rali poli­

Liczba mono­

nukleotydów Maksymalna liczba cistronów w gramach w daltonach nukleotydu

w cm

pojedynczej nici

Mononuleoktyd 5.5-10-22 330 0.34-10- ’ 1

_

J Cistron 5,10-1» 3 10* 1,5-10~6 450 1

Bakteriofag

PhiX 174 5,5' 10“ 18 3,3-10® 1.7-10-4 5000 11

Bakteriofag T 2 4,4-10-18 2,6-108 1,4-10-2 400000 900

Bakteria E. coli 4,2- 1(T16 2,109 0,27 0,8107 1800

Komórka

eukariota 6,5-10~12 3,10ia 220 6,510“ 1410“

Całość u s tro ju człow ieka p o w staje z jed n ej zapłodnionej kom órki jajow ej, k tó ra drogą po­

działów tw o rzy kom órki potom ne. P o w sta ją c y ta k zaro dek p rzy sw aja z otoczenia m a te rię i z n iej b u d u je swój organizm w edług ściśle

Ryc. 1. Model fragm entu cząsteczki (podwójnej spirali) polinukleotydu desoksyrybozowego (DNA). Jeden skok spirali ma długość 3,4 nanom etra (nm) i zaw iera około 10 mononukleotydów. Jeden mononukleotyd przypada na długość spirali rów ną 0,34 nm, co odpowiada cięża­

rowi około 330 daltonów. Kule o różnych odcieniach p rzedstaw iają w modelu różne rodzaje atomów tej

olbrzymiej cząsteczki

ustalonego w zorca zaw artego w g e n o m i e , czyli w zespole in fo rm a c y jn y m polinukleotydów desoksyrybozow ych (DNA) c h ro m a ty n y jąd e r kom órkow ych. G enom zaw iera kod in fo rm a c y j­

n y dla budow y kom órki i u stro ju . Isto tn ą częś­

cią ch ro m a ty n y jest podw ójna sp ira la dwóch ze­

spolonych ze sobą n itk o w aty c h cząsteczek DNA (ryc. 1). K ażda cząsteczka te j p a ry zaw iera licz­

ne cistro ny .

W sk ład o rganizm u człow ieka dorosłego w chodzą dziesiątki m iliardów kom órek. W szyst­

kie p o w sta ją z jed n ej zapłodnionej zygoty, za­

w ie ra jąc e j kod in fo rm a c y jn y dla całości u stro ju . Ileż więc jed n o stek in fo rm acy jn y ch m usi za­

w ierać ta kom órka? Liczba ta nie jest znana, ale pew n ą o rie n tac ję m ożna uzyskać przez ze­

staw ienie ciężaru DNA jednego cistro n u z cię­

ż arem całości in fo rm acy jneg o DNA zaw artego w kom órce (tab. 1).

S tą d d a je się w ypośrodkow ać, że im bardziej skom plikow ana jednostka, ty m w iększa ilość DNA w kom órce, a w ięc praw dopodobnie ty m w iększa liczba cistronów . T rzeba ty lk o w y ra ź ­ nie zaznaczyć, że w n itk o w ate j cząsteczce DNA z n a jd u ją się b y n a jm n ie j nie sam e cistro ny . M a­

m y w n iej obok tego jeszcze in fo rm acje o b u ­ dow ie w ielu in n y ch składników kom órki, p rze ­ de w szy stkim o c h a ra k te rz e m olekuł niekodo- wego RNA. D alej zn a jd u jem y ta m in fo rm acje

„porządkow e”, sygnały dzielące poszczególne c istro n y i re g u la to ry o d b ieran ia in form acji. Ile DNA m oleku ły kodow ej p rzy p a d a n a cistrony nie w iadom o dokładnie. U n iek tó ry ch b a k te rio ­ fagów w przy b liżen iu połow a DNA p rzy p ad a na in fo rm acje cistronow e. G dybyśm y dow olnie zechcieli p rzy ją ć to za m iarę, okazałoby się, w kom órce e u k a rio ta zm ieściłyby się in fo rm acje o m iliard ach cząsteczek białka.

W jaki sposób kod in fo rm a c y jn y DNA może spow odow ać tw orzen ie się cech u stro ju ? Proces te n jest bardzo złożony. Został on częściowo w y jaśn io n y . W znacznym uproszczeniu daje się on p rzed staw ić za pom ocą d iag ram u z ryc. 2.

Ją d ro w y DNA stanow i ro d zaj archiw u m , k tó re w całości przem ian bierze ty lk o pośredni udział.

M ateriał kodow y jest zachow yw any jako in fo r-

31 tnacja także dla dalszych pokoleń kom órki. S to ­

sownie do tego przed podziałem kom órki do­

chodzi do podw ojenia się cząsteczek kodowych, czyli do ich r e p l i k a c j i . Z jed n ej cząsteczki pow stają dwie, p rzy czym jed n a kopia dostaje się do każdej kom órki potom nej.

K od za w a rty w DNA m usi być jed nak w yko­

rzy sty w an y podczas życia m iędzypodziałow ego kom órki. Dzieje się to za pośrednictw em spe­

cjaln y ch cząsteczek pośredniczących. Oto kod

Cistron O dcinki nie astronom

Nić DNA [genotyp]

Procesy trans ~ kryp cji

Procesy tra n s­

la c ji Sktadniki struktur i enzymów

Formowanie y ' ' — sie cech

ustroju

%

*

{

i

f

Cechy Senaty po w eustroju

!

[struktury, zabarwieniet zdolność produkcji energii,

aktywność enzymów itp J

Ryc. 2. Schem at przeistoczeń prowadzących do tw o­

rzenia się cech ustroju według kodu zawartego w nici kodowej DNA. Objaśnienie w tekście

z cistronów a rch iw aln y ch zostaje pobierany przez specjalne cząsteczki RNA, k tó re są sy n ­ tetyzow ane w edług w zorca cistronów . T ak sy n ­ tetyzow ane cząsteczki inform acyjnego RNA (mRNA), k tó ry c h pow staw anie nazyw a się t r a n s k r y p c j ą , są rodzajem kopii cistro ­ nów. Są one przenoszone do cytoplazm y, gdzie w procesie zw anym t r a n s l a c j ą służą one jako w zorce dla budow y cząsteczek białkow ych.

Z jednego cistro n u m oże pow stać wiele cząste­

czek wzorcowego m RNA , zaś n a cząsteczce tego ostatniego może pow stać szereg cząsteczek b iał­

ka danego rodzaju. Tą drogą syntetyzow ane są białka s tr u k tu r i enzym ów kom órki i ty m sa­

m ym w y tw a rz an e są cechy s tru k tu ra ln e i czyn­

nościowe kom órek i całego u stro ju .

Zgodnie z pow yższym , w zapłodnionej kom ór­

ce jajow ej człow ieka z n a jd u ją się bardzo liczne jednostki in form acyjn e, w edług k tó ry ch fo rm u ­ ją się cechy organizm u. Podczas podziałów ko­

m órek zarodka z re g u ły całość info rm acji gene­

tycznej zostaje p rzek azan a w szystkim kom ór­

kom. Z tego olbrzym iego archiw um , grom adzo­

nego i uzupełnianego stopniow o z biegiem ewo­

lucji, d ana kom órka u stro ju w y k o rzy stu je dla siebie ty lk o n iek tó re in form acje. Proces tra n s ­ k ry p cji in form acji na cząsteczki mRNA, a po­

tem syntezy cząsteczek białka z w ytw orzeniem odpow iedniej cechy u s tro ju nazyw a się e k s ­ p r e s j ą in fo rm acji genetycznej. Tylko część kodu ulega więc ek sp resji. Pozostała, i to b a r­

dzo znaczna, część u trz y m u je się w stanie u ta ­

jonym . W śród inform acji zakodow anych w DNA i podlegających ek spresji m ożna rozróżnić dwa rodzaje:

1. Inform acje w y korzystyw an e przez w szy st­

kie kom órki danego ustro ju ,

2. Inform acje ulegające ek spresji tylko w ko­

m órkach o pew ny m k ie ru n k u zróżnicow ania.

Ad (1). W szystkie kom órki p o trzeb u ją np.

białka histonów jądrow ych, białka w rzecion m i- totycznych, białka m em bran, białk a enzym ów k atalizujących tra n sk ry p c ję i tran slację, en zy­

m ów zapew niających dopływ energii potrzebnej do pędzenia procesów życiow ych. C istrony ko­

dujące tego rodzaju cząsteczki są tra n sk ry b o - w ane we w szystkich kom órkach.

Ad (2). W kom órkach zróżnicow anych czyn­

nościowo, obok powyższych, potrzebne są sk ład ­ niki w aru n k u ją c e w ykształcenie się cech spe­

cjalistycznych, ja k na przykład:

a) e ry tro cy ty p ro d u k u ją masowo białko pod- jednostek hem oglobiny,

b) lim focyty p ro d u k u ją m asow o im m unoglo- buliny,

c) kom órki gruczołów śluzow ych p ro d uk ują m asow o białko m ucyny,

d) w łókna m ięśniow e p ro d u k u ją masowo m iozynę i inne elem en ty białkow e kurczliw ych stru k tu r.

Skoro każda kom órka w zasadzie m a całość genetycznej inform acji, jest jasne, że m uszą istnieć czynniki ustrojow e tłum iące lub um ożli­

w iające e k sp resję różnych cistronów . R egulacja tego niesłychanie ważnego i olbrzym io złożone­

go procesu, w d o d atku zm ieniającego się z roz­

w ojem , w iekiem i w a ru n k am i bytu, jest jeszcze słabo poznana.

N iem niej w iadom o, że w u stro ju zachodzą m iędzykom órkow e w pływ y. Na p rzy k ład tw o­

rzenie się cech płciow ych dojrzew ającego czło­

w ieka jest k on trolow ane przez działanie nie­

k tó ry ch horm onów . P rzy sad k a p ro d u k u je sub­

stan cje dostające się z k rw ią do jąd e r kom órek organów płciow ych i w yzw alające tam procesy ekspresji odpow iednich in form acji genetycz­

nych. Poznanie tego rod zaju zjaw isk otw orzyło możliwość sterow an ia form ow aniem się nie­

k tó ry c h cech u stro ju . Z takiego horm onalnego sterow ania ek sp resją genów k o rzy stają lekarze endokrynolodzy. O prócz tego rodzaju w pływ ów na cechy u stro ju , istn ieje jeszcze inny, polega­

jący na sztucznym zm ienianiu genotypu, a więc kodu inform acyjnego ją d e r kom órkow ych. Tego ro dzaju m ożliwości poznano n a jp ie rw u b a k ­ terii.

J ą d ro kom órki e u k ario n ta jest oddzielone błoną od cytoplazm y. S tanow i ono tery to riu m , w k tó ry m przechow yw any jest kodow y DNA i w k tó ry m dochodzi do procesów tra n sk ry p c ji.

B akterie nie m ają te ry to riu m jądrow ego. iNato- m iast w pew ny m obszarze ich cytoplazm y z n a j­

d u je się genom, tj. zespół kodowego DNA.

W kom órce b a k te ry jn e j może znajdow ać się n a w e t szereg osobnych (jednakow ych) geno­

mów, z któ ry ch każdy p a n u je nad w łasnym ob­

szarem cytoplazm y. O kazuje się, że oprócz ta ­ kich genom ów typow ych gatunkow o, w kom ór­

ce b a k te ry jn e j zn ajd u je się szereg m niejszych

32

cząsteczek DNA, rów nież zaw ierający ch c istro ­ ny i rów nież zdolnych do rep lik ac ji i ek sp resji.

Takie skład nik i są różnego ro d zaju . M ogą one m ieć c h a ra k te r pasożytniczy i n a w e t zabójczy dla kom órki, ale niekied y są elem en tam i jak o y u zu p ełn iający m i in fo rm acje z a w arte w genom ie.

W śrud tak ich autonom icznie re p ro d u k u ją c y c h się w cytoplaźm ie jednostek w y k ry to pew ien rodzaj, określony m ianem e p i s o m ó w . Do ich cech zn am ienn y ch należą:

a) obecność cistronów k o d u jących białko e n ­ zym ów biorących udział w rep lik ac ji ich w ła s­

nego kodu,

b) obecność czyn nika w a ru n k u jąceg o ich przenoszenie się z jednej b a k te rii n a inną, czyli proces t r a n s d u k c j i ,

c) zdolność do odw racalnego w łączania się do DNA genom u kom órki gospodarza, czyli i n t e ­ g r a c j i do sp irali DNA, na s k u te k czego za­

chow ują się one w ów czas ja k in n e sk ład n ik i DNA kom órki, re p lik u ją c się łącznie z całością in fo rm acji kodow ej kom órki,

d) zdolność do „p o ry w a n ia ” ze sobą n ie k tó ­ ry ch cistronów kom órki, w k tó re j cytoplaźm ie b y tu ją, i przenoszenia ty ch cistron ó w d j in n y ch kom órek.

Nie m ożem y tu w daw ać się w opisyw anie tych złożonych stosunków i p o p rze stan ie m y ty l ­ ko na przyto czeniu p rzy k ład u zm ienności zw ią­

zanej z tra n sd u k c ją cistronów .

Oto w r. 1971 w prow adzono do u ż y tk u a n ty ­ b iotyk gen tam y cy n ę. Ju ż n iesp ełn a ro k potem , od pacjen tów , k tó ry m te n lek podaw ano, w y ­ osobniono szczepy „now ych” b a k te rii, o d p o r­

nych n a lek. P ojaw ien ie się ta k ie j g e n e ra c ji o dpornych kom órek, m ający ch now ą cechę, b y ­ w a rozum iane n a ogół jako m u t a c j a . O ile jed nak m u ta c y jn e pojaw ienie się jakiegoś b r a ­ k u genetycznego, spow odow ane p rzy p ad k o w y m uszkodzeniem jakiegoś genu, byłoby zrozum iałe, o ty le tru d n ie j w te n sposób w y tłu m aczy ć w y ­ tw orzenie nowego przystosow ania: zdolności do n c w e j czynności. W d o d atk u stw ierdzono, że b a k te rie w y k azu jące odporność na te ra p e u ty c z ­ nie stosow aną gen tam ycynę, okazały się o d p o r­

ne rów n ież na szereg in n y ch a n ty b io ty k ó w ,

Ryc. 3. M ikrofotografia męskiej bakterii E. coli. G rub­

sze krótkie w ypustki są tubulam i czepnymi. Nici cien­

kie dłuższe, jak też ledwo widoczne krótsze, są orga­

nellam i innego rodzaju. Długość bakterii jest rzędu paru m ikronów

z k tó ry m i b a k te rie nigdy nie m iały styczności, a w danym p rzy p a d k u na chloram fenikol, na am picylinę i na sulfonam idy! Szczepy tego ro ­ d zaju, o podobnych cechach, w yosobniono z róż­

n y ch organów danego p acjen ta, a w yhodow ane b a k te rie p rzek azy w ały now e w łasności g e n e ra ­ cjom potom nym zgodnie z zasadam i genetyki.

Co w ięcej, okazało się, że hodow anie szczepów o d p o rnych w raz ze szczepam i nieod p orn ym i po­

w odow ało przenoszenie się odporności n a te o statn ie. Zaczęto m ówić o „zakażaniu się o d p or­

nością” n a lek, przy czym zakażaniu ulegały b a k te rie tak że in n y ch gatunków .

Nie m ogło być w ątpliw ości, że n a b y ta odpor­

ność zostaje u trw a lo n a w genotypie, a oprócz tego jest „ in fe k cy jn a ”, tj. przenosi się przez sam o zetknięcie się kom órek w e w spólnej ho­

dowli. T rzeo a było przyjąć, że now y czynnik dziedziczny ulega p o m nażaniu się w kom órce b a k te rii. Skoro przenosi się on nie ty lk o przy podziale, ale rów nież drogą infekcji, m usi on pom nażać się w ry tm ie częstszym niż genom kom órki. Rozpoczęto b adanie odnośnych czyn­

n ików . O kazało się, że są one m akrom olekularni DNA, d ający m i się chem icznie w yodrębnić bez u tr a ty w łasności zakaźnych. W ich składzie z n a jd u je się elem ent DNA nazw any c z y n n i ­ k i e m R (od resistance). Tego ro d zaju elem en­

ty , przenoszące się z b a k te rii n a b ak te rię , znane już były w cześniej, przede w szystkim pod po­

stacią tzw . m ęskiego czy n nika b ak terii, czyli c z y n n i k a F +.

S tw ierdzono m ianow icie, że n iek tó re in d y w i­

d ua b a k te ry jn e są zdolne do k o n i u g a c j i z in n y m i osobnikam i. B ak teria „m ęska” jest w y ­ posażona w specjalne organelle czepne, widocz­

ne w postaci tu b u li w y ra sta ją c e j z jej ściany (ryc. 3). B a k te ria sw ą tu b u lą przyczepia się do innego osobnika, nie posiadającego cechy m ęs­

kości, z ra sta się z nim , p rzy czym tu b u la staje się ro d zajem m o stka łączącego cytoplazm y obu osobników . P rzez m ostek p rzed o staje się czyn­

n ik F +, n a s k u te k czego zaatak ow an a b a k te ria

„zakaża się” m ęskością, czyli zdolnością do p ro ­ d u k c ji czynnik a F +. C zynnik te n okazał się czą­

steczką DNA o ciężarze zbliżonym do tegoż n a j­

m n iejszy ch w irionów . C zynnik zaw iera tylko p a rę lu b k ilk a cistronów , m. in. cistro n k o d u ją ­ cy białko t u b u l i n ę , z którego zbudow ana jest tu b u la. C zynnik F + pom naża się w cyto­

plaźm ie b a k te rii, i to w ry tm ie częstszym niż jej w łasn y genom .

C zynnik F +, m ający ciężar około 6 • 10-17 g, istn ie je w postaci szeregu odm ian. Może m iano­

w icie posiadać w sw ym składzie cistron y o der­

w an e od genom u b a k te rii. W ykazano, że czyn­

n ik F + m oże prow adzić dw ojaki sposób b y to w a ­ nia. Może on istnieć jako od ręb na plazm ida w cytoplaźm ie i ulega w ów czas rep lik ac ji w e w łasn y m ry tm ie , in n y m niż genom b ak terii, p rz y czym w raz z nim ulegają rep lik ac ji p rz y ­ łączone doń cistron y . Zakaża on inne b a k te rie drogą koniugacji, a w raz z nim mogą przenosić się zw iązane z nim cistrony. W pew nych oko­

licznościach czynnik ten ulega „rekom in acji” ,

tj. u z y sk u je in ną form ę bytow ania. Z nika on

w ów czas z cytoplazm y i b ak teria, jakk o lw iek

33 n adal „m ęsk a”, p rze staje przekazyw ać cechę F +

innym osobnikom . W ty m stanie czynnik F + b y tu je w form ie u ta jo n e j, m ianow icie jest w łą ­ czony do całości DNA genom u go sp :d arza, przy czym rep lik u je się z całością kodu in fo rm acy j­

nego kom órki.

G enom b a k te rii m a postać niteczki zam knię­

tej w krąg, w k tó ry m tk w ią cistro ny kom órki.

W ty m k ręg u istn ieje określone m iejsce, do którego m oże w łączyć się czynnik F +. Ma on niejako sw oje m iejsce tak , jak inn e elem enty genom u b ak terii. T ak zinteg ro w any F + może niekiedy odłączać się i uzyskiw ać na nowo a u to ­ nom iczne i zakaźne w łasności. W tak im procesie oddzielania się, F + m oże poryw ać ze sobą część cistronów b a k te rii i w ra z z nim i tw orzyć a u to ­ nom iczną jed no stk ę cytoplazm atyczną. O d er­

w ane g eny pochodzą zawsze z m iejsc genom u sąsiadujących z okolicą doczepiania się czyn­

nika F +.

Obie reag u jące ze sobą cząsteczki DNA, b a k ­ terii i czynnika F +, m ają postać n itk o w atej po­

dw ójnej sp irali tw o rzącej koło. Obie koliste cząsteczki m ają pasujące do siebie (stereoche­

micznie) m iejsca, k tó ry m i sczepiają się ze sobą.

a w n astęp stw ie uleg ają in te g rac ji we w spólny genom. S chem at przebiegu ty ch zjaw isk, w uproszczeniu za W. H ayesem , zn ajdu je się w diag ram ie ryc. 4.

N adm ieniony poprzednio czynnik odporności R m a w iele cech podobnych do czynnika F +

(A)

Ryc. 4. Interakcja między genetycznymi czynnikami DNA: genomem bakterii i czynnikiem F+, według W. Hayesa. Nić genomu (kolistego) bakterii jest przed­

stawiona linią ciągłą, czynnika F+ — linią kropkow a­

ną. Strzałki w kole genomu przedstaw iają kierunek procesów replikacji. Strzałki prostopadłe do k~ła ge­

nomu oznaczają m iejsca przyczepiania się czynnika F+.

(A) — schem at procesu przyłączania się i odłączania się (zależnie od kierunku biegu zjawisk) czynnika F+.

(B) — schem at procesu poryw ania cistronów sąsiadu­

jących z miejscem przyczepienia czynnika F+

i oba są rodzajem episomów. C zynnik R za­

w iera DNA z cistronam i i przenosi się in fek ­ cyjnie drogą koniugacji. Jego ciężar wynosi około 1,2 • 10-16 g, a w ięc bliski bakteriofagom PhiX174 i T2. C zynnik R rów nież prow adzi ze

sobą różne cistrc n y oderw ane od genom u b a k ­ terii. Ma on cistro ny kodujące enzym y czynne w m etabolizm ie przetw arzan ia n iek tó ry ch składników otoczenia. Podobnie jak czynnik F + może on posiadać różną postrć. W edług h ;po- tezy A ndersona i Lew isa w jego składzie z n aj­

duje się czynnik d e l t a , w a ru n k u ją c y cechę zakaźności. C zynnik te n m a ciężar około 6 • 10-17 g i może tw orzyć „ag reg aty ” z różnym i genam i oderw anym i od genom u b ak terii. C zyn­

n ik delta zakażać może różne rodzaje bak terii i przenosić cistro n y pom iędzy kom órkam i róż­

ny ch gatunków .

W yjaśnienie ty ch stosunków nie w y d aje się jeszcze pew ne. P rzenoszenie genów w a ru n k u ­ jących odporność n a leki w ra z z czynnikiem R m iew a niekiedy c h a ra k te r „epidem ii” w popu ­ lacji b ak terii. W pew nych w aru n k ach szczepy odporne p o jaw iają się masowo. W yjaśniono, że odporność polega na zdolności do pew nej czyn­

ności m etabolicznej, zależnej od obecności o k re ­ ślonego enzym u. Cdporność na g en tam cvnę jest uw aru n k o w an a zdolnością do produkcji enzym u katalizującego acetylację. W jelitach człowieka z n a jd u ją się m asy saprofitycznych b ak terii E. coli. U n o rm alny ch ludzi b ak terie te są w rażliw e na gentam ycy nę. T rafia ą się w ich populacji b a k te ry jn e osobniki odporne, ale z częstością jednego na m iliardy osobników w rażliw ych. G dy a n ty b io ty k jest podaw any p a­

cjentow i, w jego organizm ie masowo pojaw iają się sam e lub p raw ie sam e odporne b akterie.

Sposób rozprzestrzenian ia się odporności nie jest jeszcze całkow icie jasny.

R. C. C l o w e s s uw aża, że czynnik R jest podobny do tzw . la te n tn y c h w irusów , od k tó ­ ry ch różni się głównie tym , że la te n tn e w irusy m ogą ulegać u ak ty w n ien iu , w n astęp stw ie cze­

go sta ją się czynnikam i zabójczym i dla b akterii, gdy plazm idy d elta są pozbaw ione cech szkodli­

w ych dla swego gospodarza także w ich a u to ­ nom icznej postaci.

Tego rodzaju czynników „zakaźnych”, p rze­

noszących się w raz z ładun k iem cistronów , po­

znano w iele w św iecie b akterii. W n iektórych przyp adk ach w ykazano, że czynnik może p rze­

nosić się na różne rodzaje b ak terii. Przekonano się w te n sposób, że genom b a k te rii może się zmieniać, oraz że istn ieją subcelu larn e czynniki przenoszące cistro ny z genom u na inne genom y.

Istn ieje więc rodzaj „w spólnoty” crs+n n ó w , k tó re mogą być czynne w różnych kom órkach.

W arto naw iasem nadm ienić, że powyższe w łasności dro bno u stro jó w spow odow ały znacz­

ne zw iększenie się odporności b a k te rii na leki wówczas, gdy te leki zostały zastosowane. Z ja­

w isko to m a m iejsce tam , gdzie antybiotyki są stosow ane, a więc przede w szystkim w k lin i­

kach i w hodow lach zw ierząt.

G dy stw ierdzono istnienie tego rodzaju zmienności, rozpoczęto próby sterow anego p rze­

szczepiania genów, nie tylk o m iędzy bakteriam i, ale rów nież m iędzy kom órkam i eukariontów . Tą drogą m ożna by praw dopodobnie uzupełnić w rodzone b rak i m etaboliczne u ludzi. O zakaź­

nym przenoszeniu się niek tó ry ch cech u bak terii

w iedziano już od czasów prac F. G r i f f i t h a

34

(1928), i późniejszych A v e r y ’ego i wsp. (1941).

Toteż pierw sze p ró b y sterow anego p rzenosze­

n ia cech p rzedsięw zięto jeszcze zanim zro zu ­ m iano m echanizm p rzek azy w an ia cistronów . P ró b y tak ie są do tąd ty lk o jeszcze w zacząt­

kach, w sk azu ją jed n ak , że doczepianie now ych genów do g e n o ty p u kom órek ssaków i człow ie­

k a nie jest b y n a jm n ie j utopią.

Nie w spo m in ając w y ników u zy sk an y ch na b ak teriach , przytoczy m y przykładow o n a s tę p u ­ jące dziedziczne e k sp ery m en ta ln e efekty.

1. U zyskano przeniesienie genów k o d u jący ch s tr u k tu rę praw idło w y ch p o d jed n ostek h em o ­ globiny z kom órek szpiku kostnego zdrow ego człow ieka u trz y m y w a n y ch w hodow li tk a n e k n a takież kom órki osobnika niezdolnego do w y ­ tw a rz a n ia p raw id ło w ej hem oglobiny i c ie rp ią ­ cego n a anem ię sierpow atokom órkow ą.

2. Przeniesiono gen kod u jący s tr u k tu rę b ia ł­

k a en zy m u fosforylazy inozynow ej z k o m ó rk i n a kom órkę ssaka.

3. Przeszczepiono gen k o d u jący s tr u k tu rę b iałk a tra n sfe ra z y a lfa -D -g a la k to z o -l-fo sfo u ry - d ylow ej z w iru sa lam b da na k o m órki fib ro b la - stów człow ieka u trz y m y w a n e w hodow li tk an k i, m ianow icie na kom órki p o b ran e od p a c je n ta , k tó ry n a s k u te k m u ta c ji u tra c ił zdolność do sy n tezy tego enzy m u i cierp iał n a galaktozem ię.

4. Spow odow ano absorp cję i in te g ra c ję genu w a ru n k u jąceg o odporność na 5-jodo-2’-d esok sy - u ry d y n ę z ro ztw o ru DNA zaw ierającego te n gen przez kom órki now otw orow e (lim focyty) człow ieka żyjące w hodow li tk an k i.

5. Spow odow ano absorp cję i in te g ra c ję g en u kodującego w y tw a rz an ie m elaninow ego b a rw ­ n ik a z ro ztw o ru zaw ierającego te n gen przez ko m órki chom ika nie zdolne do p ro d u k cji b a rw ­ nika.

6. Zaszczepiono gen kod u jący p ow staw an ie czerw onej b a rw y kw iató w p e tu n ii, ja k też zm ie­

n io nej postaci liścia te j ro ślin y za pom ocą po­

daw an ia roztw o rów DNA zaw ierający ch odpo­

w iedn i gen p ęczniejącym nasionom albo k ie ł­

kom ro ślin nie p o siadających d an ej cechy, tj.

petu n io m o k w ia ta c h białych, wzgl. m ają cy m zw ykła postać liści.

7. Zaszczepiono gen um o żliw iający p ro d u k cję p iry m id y n y za pom ocą pod aw an ia roztw o ró w DNA rozlicznych b a k te rii lu b w iru só w pęczn ie­

jącym nasionom albo kiełkom m u ta n tó w ro ślin y A rabinopsis th alia n a , nie zdolnym do sy n tezy tego zw iązku.

Pow yższe w yniki, i szereg dalszych, w sk a z u ­ ją, że przeszczepienie penów z kom ó rki n a k o ­ m órkę jest m ożliw e. N iektóre fra g m e n ty kodo­

wego DNA zdają się łatw o w y dostaw ać z kom ó­

rek , jak też łatw o ulegać ab sorp cji p rzez inne kom órki, k tó ry m b ra k odnośnego genu. W y k a­

zano jed n a k ró w n ież m ożliw ość doczepienia drugiego dodatkow ego identycznego g en u do genom u kom órki. W licznych dośw iadczeniach w ykazano, że kom órki m ogą absorbow ać i bez zm ian in teg row ać do swego genom u c istro n y zn ajd u jące się w roztw orze w ich otoczeniu.

K om órka zaw iera w praw d zie enzy m y ro zk ła d a- jace obcy DNA, jed n a k w w ielu przvt>9dkach DNA cistro no w y nie ty lk o nie jest ro zk ład an y,

ale grom adzi się w okolicy jąd ra, a potem do­

sta je się do jego w n ę trz a i zostaje w łączony do genom u. M echanizm ty ch zjaw isk nie jest jesz­

cze jasny.

W n iek tó ry ch p rzy p ad k ach przysw ojenia ob­

cego cistro n u stw ierdzono, że zostaje on w łączo­

ny do genom u kom órki jako rów n orzędn y p a r t­

n e r in n y ch elem entów . Nie jest ta k jednak zawsze. Skoro now o n a b y ta cecha przenosi się dziedzicznie, w yznaczający ją gen m usi być ja ­ koś sp rz ę g n ięty z DNA kodow ym kom órki. W e­

dług teorii eksosom ów A. S. Foxa, w niek tó ry ch p rzy p a d k a c h obce cistro ny nie uleg ają in te g ra ­ cji, lecz zostają ty lk o doczepione do pew nych regionów genom u. W tak ie j doczepionej postaci nie ty lk o u leg ają one rep lik ac ji w raz z całością genom u kom órki, ale m ogą ulegać ekspresji.

W edług A. T o m a s z a istn ieją trz y rodzaje m echanizm ów „w y m ian y genów ” : 1) tra n s d u k - cja za p o średn ictw em w irusów zakażających kom órkę, 2) k on iug acja u b a k te rii oraz 3) odda­

w anie jednostko w ych elem entó w genetycznych do otoczenia kom órki oraz w ych w y ty w an ie ich i in te g ra c ja przez in ne kom órki. Ten o statn i ro ­ dzaj w y m ian y m a być procesem ak ty w n y m , do którego kom órki zostają przysposobione w nie­

k tó ry c h okresach cy klu życiowego. P rzy sp o sa- biająco m a działać specyficzny g atunkow o czyn­

n ik kom peten cji. C zynniki te u ła tw ia ją zarów no oddaw anie cistron ów do otoczenia, jak ich ab ­ sorpcję przez kom órki „recep to ro w e”. W o k re ­ sach przysposobienia b a k te rie m ają w ydzielać specjalne ag lu ty n in y , pow odujące skup ianie się ich w g ru p k i, co m a być rodzajem pierw o tn ej ew olucyjnie postaci koniugacji, u łatw iającej w y m ian ę elem en tó w genetycznych.

Pow yższe fa k ty św iadczą, że m a te ria ł gene­

ty cz n y m oże być w y m ien ian y pom iędzy ró żn y ­ m i kom órkam i, n a w e t pom iędzy kom órkam i p ro to k a rio n tó w i eukariontów . Jak k o lw iek spo­

soby postępow ania m etodycznego nie sa jeszcze w ypośrodkow ane, ale jesteśm y, jak się zdaje, u p rogu now ych tech n ik um ożliw iających ste ­ ro w an e zm iany genotypów żyw ych jednostek.

T ak a in w en cja człow ieka dotyczy jed n ak nie ty lk o jego otoczenia, ale jego w łasn ej dziedzicz­

nie przek azy w an ej postaci. W ydaje się, że w chw ili obecnej od skutecznego dokonyw ania n ie k tó ry c h genetycznych tra n sfo rm ac ji człow ie­

k a jesteśm y oddaleni czasowo chyba n w ięcej niż od ekonom icznie opłacalnej fuzji ją d e r a to ­ m ow ych. S p ra w a w y d aje się ty lk o kw estią czasu.

W społeczeństw ach ow adów z n ajd u jem y p rzy k ła d y indukow anego p o l i m o r f i z m u . W superorganizm ach, jakim i w edług C. D. M i- c h e n e r a są m row iska, te rm itie ry i pnie pszczele, z identy czn ych jaj, o jednak o w y m ge­

n o typ ie, p o w stają osobniki płciow e albo też obojętnopłciow e in d y w id u a różne kastow o.

P rz y ję ło się obecnie zdanie, że form ow anie się k a st zachodzi pod działaniem h o rm o naln ej ek s­

p re sji genetyczn ej in fo rm acji i dopływ u odpo­

w iedniego po karm u . B y łaby to ta sam a droga, jak ą m am y pod postacią h u m o ra ln y ch oddzia­

ły w a ń w w ielokom órkow ym organizm ie. J a k

w idzim y z niniejszego a rty k u łu , istn ieją inne

35 drogi — zm ian nie ty lk o fen o ty p u , ale geno­

typu. W ym iana cistronów zachodzi niew ątpliw ie w w a ru n k a ch n a tu ra ln y c h u b ak terii. Czy jest ona w y k o rzy sty w an a w ram ach tw orzenia kast w społeczeństw ach owadów , jeszcze nie wiem y.

Czy potęga społeczeństw ludzkich sięgnie rów ­ nież po te m echanizm y genetyczne?

K orzyść tak ic h przystosow ań, korzyść spo­

łeczna, w y d aje się zrozum iała jako czynnik w w alce o b y t. Inaczej jest z korzyścią in d yw i­

dualną, gdyż w raz z jed n o stro n n y m doskonale­

niem ograniczona zostaje żyw otność osobnicza.

Po n ap isan iu powyższego a rty k u łu nadszedł n u m er ty g odn ik a N aturę z 19. V II 1974, w k tó ­ ry m zamieszczono tre ść w ezw ania N ational A cadem y of Sciences USA. A kadem ia propo­

n uje m o rato riu m dla pew n ych badań w zak re­

sie cytog en ety ki z pow odu ry zy k a jakie p rzed ­ staw iają one dla zdrow ia ludzkości. N astępujące

badania polegające na „m anipulacjach gene­

ty cz n y c h ” m ają być zaw ieszone do czasu w y ­ jaśnienia m ożliwości niekontrolow anego zakaże­

nia ustrojów przez obce geny:

B adania ty p u I: n ad autonom iczną rep likacją b a k te ry jn y c h plazm id, polegające n a w p ro w a­

dzeniu genetycznych d e te rm in a n t dla czynni­

ków w aru n k u ją c y c h odporność na leki i dla czynników toksycznych.

B adania ty p u II: nad łączeniem genetycznego DNA kodowego w irusów rako tw órczych z a u to ­ nom icznie pom nażającym i się plazm idam i b ak­

terii i kom órek eukariontów .

Liczni, ale nie wszyscy, badacze są gotowi bezw arunkow o zastosować się do w ezw ania.

W w ezw aniu w yłuszczane są niebezpieczeństw a zw iązane z niedostatecznie zrozum iałym i „m a­

nipulacjam i genetyczn ym i”. H istoria stw ierdza, że w swych dążeniach ludzie są nieustraszeni.

NELLI SZARKO (Poznań)

P O R Ó W N A N IE F A U N Y A R K T Y K I I A N T A R K T Y D Y N A T L E W A R U N K Ó W Ś R O D O W IS K O W Y C H

Życie zwierząt i ich szczególne rozmieszczenie na Ziemi jest uzależnione od wielu czynników. Bogactwo typów i odm ian środowiska na Ziemi jest duże.

W każdym środowisku i strefie klim atycznej panują specyficzne w arunki. Życie zwierząt uzależnione jest od wielu czynników zewnętrznych. Na czołowe m iej­

sce wysuwa się zespół czynników klimatycznych, z których najw ażniejszym i są: tem peratura, światło, wilgotność i ciśnienie atmosferyczne.

Porów nując w arunki środowiska A rktyki i A ntark­

tydy zauważyć należy, że jednym z najważniejszych elementów tych terenów jesit klimat. Właśnie klim at i szata roślinna ma ogromny wpływ na istniejący tu św iat zwierzęcy. Obszary te leżą w tak zwanej po­

larnej strefie klim atycznej, którą charakteryzują bar­

dzo niskie tem peratury tak średnie jak i bezwzględ­

ne. Średnia tem peratura A ntarktydy w najcieplejszym miesiącu nie przekracza 0°C. Stosunkowo najłagod­

niejszy klim at m ają wybrzeża tego kontynentu, a su­

rowość jego w zrasta w m iarę zbliżania się do bieguna.

Najniższa tem p eratu ra zanotowana na A ntarktydzie wynosi —92,7°C i jest najniższą tem peraturą zanoto­

waną na Ziemi. Średnie tem peratury w okresie naj­

zimniejszym wynoszą około -—60°C. Klim at A ntarkty­

dy charakteryzuje się zimnymi porywistymi w iatra­

mi, których szybkość wynosi w styczniu 12,6 m/sek., a m aksym alna średnia szybkość 23,6 m/sek. Ostatnie badania wykazały, że w arstw a zimnego powietrza po­

kryw a ten kontynent grubością około 300 m, a nad nią dopiero wznoszą się w arstw y cieplejsze.

Natom iast A rktyka jest nieco cieplejszym konty­

nentem. Średnia tem peratura powietrza wynosi tu

—30°C, a w zimie —50°C. Nad obszarem Arktyki przeważnie zalega wyż i stąd ten surowy klim at. Od czasu do czasu przechodzą nad terenem tym wędrow­

ne niże przynoszące duże opady śnieżne i podobnie jak n a A ntarktydzie ogromne wichury. Nad kontynen­

tam i tymi w ystępuje zjawisko dni polarnych, podczas

'których słońce nie wschodzi. Długość dnia w okresie letnim jest najw iększa na Ziemi, ale natężenie pro­

mieniowania słonecznego jest małe. Okres lata trw a tu taj tylko od 2—3 miesięcy. Duże wypromieniowa- nie i zużywanie ciepła na stopienie śniegów w porze letniej obniża średnie tem peratury powietrza. Okres zimy na tych obszarach trw a bardzo długo bo od 7—0 miesięcy.

C harakterystyczną cechą na obu kontynentach jest ogromna zmienność tem peratury w ciągu dnia i z dnia na dzień. A ntarktyda posiada klim at i w arunki b ar­

dziej niesprzyjające dla rozwoju świata roślinnego i zwierzęcego niż A rktyka. W ynika to stąd, iż prawie cały ląd A ntarktydy pokryty jest wiecznym lodem.

Jedynie na wybrzeżach dzięki wpływom morza klim at jest łagodniejszy. Natom iast A rktyka pod tym wzglę­

dem jest bardziej uprzywilejowana, świadczy o tym bogato tam w ystępująca flora i fauna. Południową granicę regionu arktycznego stanowi zasięg występo­

wania tundry. T undra charakteryzuje się słabą roślin­

nością złożoną głównie z mchów i porostów. W głębi kontynentu spotkać można karłow ate drzewa. Roślin­

ność A ntarktydy natom iast jest bardziej skąpa i wy­

stępuje tylko w tak zwanych „oazach ciepła” i w czę­

ściach pasa przybrzeżnego. W większości rośliny, któ­

re występują na tych kontynentach zostały przeniesio­

ne przez w iatry z innych obszarów. Jak widać zróż­

nicowanie między środowiskiem A ntarktydy i Arktyki jest znaczne zarówno w klimacie, szacie roślinnej, a co za tym idzie także żyjących tam zwierzętach.

Obszar A ntarktydy pozbawiony jest wegetacji, dla­

tego też nie ma tu zwierząt ani ptaków napraw dę lą­

dowych. W ystępujące na Antarktydzie gatunki żyją na brzegach morskich. Przykładem tego mogą być fo­

ki, które żyją w morzu, ale śpią na brzegu lądu (ryc.

1). Zwierzęta A ntarktydy musiały przystosować się do ostrych warunków klimatycznych.

Stosunkowo licznie reprezentowane tu są ptaki,

36

b

Ryc. la, b. Foki

Ryc. 2. Mewa

które zam ieszkują wysipy w pobliżu lądu, a na kon­

tynencie trzym ają się blisko brzegów. P taki ch arak te­

rystyczne dla tego obszaru można podzielić na lata­

jące i nielatające. W szystkie one są przystosow ane do tam tejszych w arunków atm osferycznych.

P taki latające m ają silne skrzydła o rozpiętości do­

chodzącej u niektórych do 3 m co pozwala im latać wśród antarktycznych huraganów (ryc. 2). G rupę tę reprezentują w pierwszym rzędzie różne odmiany al­

batrosa, bałkany, mewy dom inikańskie, pomorniki oraz kury i koguty egmanckie. W szystkie te ptaki żyją blisko morza, u brzegów A ntarktydy, żywią się prze­

w ażnie rybam i lub drownymi m orskim i zwierzętami.

Typowymi ptakam i dla tego kontynentu są odmia­

ny ptaków nielatających, do których przede w szyst­

kim zalicza się pingwiny (ryc. 3a, b). Pingwinów nie spotyka się poza A ntarktydą nigdzie na całej kuli ziemskiej. N ajpopularniejszą odm ianą pingwina jest pingwin cesarski sięgający 1 m wysokości, oraz ping­

w in Adeli zam ieszkujący Ziemię Adeli. J a k wiadomo p tak i są zw ierzętam i o stałej tem peraturze ciała. Ce­

chę tę w ykorzystują ptaki żyjące w zimnym klimacie.

S tała tem p eratu ra ciała umożliwia im utrzym anie szybkiej przem iany m aterii, co z kolei pozwala tym zwierzętom na dużą aktywność. Pingw iny, będące p ta­

kam i niezdolnymi do lotu, m ają m ałe wiosłowate skrzydła służące do pływ ania, dzięki którym mogą zdobywać pożywienie w morzu.

Z obszaru A ntarktydy zwierzęta m igrują w zimie na północ. W okresie krótkiego lata A ntarktyda jest terenem , na którym pingwiny i inne ptaki w ychowu­

ją swoje potomstwo. Stałym mieszkańcem tego kon­

tynentu jest wspom niany już pingwin cesarski, który w ysiaduje swoje ja ja w czasie zimy. Składa jaja na lód a później przenosi je do kieszeni lęgowej (ryc. 4a).

Powolny rozwój piskląt zmusił pingwiny cesarskie do wylęgu w czasie polarnej zimy (ryc. 4b).

Jedynym i ssakam i zamieszkującymi A ntarktydę są foki, których tu w ystępuje aż 7 gatunków. Ssaki m or­

skie nie uciekają przed zirrnym klim atem oraz ostry­

mi huraganam i, ale przed zamknięciem się pod po­

w łoką lodową. Tylko dwa rodzaie fok nauczyły się żyć w tych w arunkach, są to foki obrączkowane czyli nerpy oraz foki brodate. Foki te posiadają łooatowa- te odnóża pływne, którym i są zdolne przebić lód i w y- żł~bić otwory do oddychania (ryc. Ib). Najważniejszym pożywieniem zw ierząt tam żyjących są skorupiaki morskie.

Obszar A rktyki jest terenem ubogim tak pod względem fauny jak i flory. Duży w pływ na rozwój św iata zwierzęcego w ywiera system nocy i dni polar­

nych. W okresie tym wiele gatunków w ędruje na po­

łudnie szukając lepszych w arunków życia. Inne pozo­

stające na m iejscu okryw ają się gęstym futrem , ptaki n a to n ra s t obfitym puchem. W szystkie zwierzęta po­

larn e odznaczają się dużą zdolnością do gromadzenia podsvórnego tłuszczu, który stanow i zapas, wyżywie­

nia oraz ochronę przed zimnem. U fok np. w arstw a tłuszczu osiąga w okresie zimy około 10 om grubości.

Obszary te charakteryzują się dużą liczbą osobników przy ograniczonej ilości gatunków. Charakterystyczne jest przystosowanie poszczególnych gatunków do w a­

runków polarnych. Ciekawym tego przykładem jest sowa śnieżna, k tóra poluie również w dzień, inaczej nie mogłaby przetrw ać długiego dnia polarnego.

Jednym z najpopularniejszych ssaków arktyc^nych jest piesiec, zwany też lisem polarnym. W ystępuje on na wszystkich naw et bardzo niedostępnych obszarach

m

"#5-*

m & M

■

>>

p ot-i

-*-»

£ o

-c

rt

a

oa w

o

OO OPS

Jw w

37

Wegenera zaobserwowała pieśca w środku lądolodu grenlandzkiego w odległości około 400 m od wyspy.

W 1940 r. w ypraw a Czerewicznego znalazła ślady pie­

śca w rejonie „bieguna niedostępności”. W ystępujące na tych obszarach odmiany lisa polarnego różnią się tylko Ubarwieniem futra. Organizm tego zwierzęcia nie potrzebuje zwiększać przem iany m aterii. Jeżeli tem peratura powietrza nie spada poniżej •—40°C pie- siec nie potrzebuje biegać aby się rozgrzać. Zimą fu ­ terko jego jest puszyste. C harakteryzuje się wełnistą sierścią, latem natom iast ma mniejsze właściwości izo­

lacyjne.

Z dużych ssaków najw spanialszym okazem zwie­

rząt polarnych jest ren. Należy on do grupy zwierząt roślinożernych. W ystępuje we wszystkich częściach Arktyki. Na wyspach Archipelagu Arktycznego żyje odmiana rena zwana karibu (ryc. 5). Sierść m ają b a r­

dzo grubą przy skórze, przez co zatrzym ują więcej po­

wietrza i zyskują w arstw ę ochronną, gdyż poszcze­

gólne włosy zaw ierają komórki z powietrzem. Zwie­

rzęta te w poszukiwaniu pożywienia przebyw ają dale­

kie trasy.

Na uwagę zasługuje również wół piżmowy. Zasięg w ystępowania tych ssaków nie jest duży, ogranicza się do północnej G renlandii i Amerykańskiego Archi­

pelagu Arktycznego. Wół piżmowy jest zwierzęciem nieco większym od naszego barana. Odznacza się d u ­ żą siłą fizyczną. Zwierzęta te są m niej odporne na trudne w arunki niż reny. Są to zwierzęta powolne.

W arktycznych w arunkach nie znoszą wilgoci, gdyż sierść nie wysycha, zlepia się i zam arza tworząc p an­

cerz lodowy. W ten sposób zwierzę zostaje unierucho­

mione i jest narażone na niebezpieczeństwa. Długa sierść dochodząca do 60 cm zakrywa całe ciało zwie­

rzęcia łącznie z nogami i w ten sposób chroni je przed zimnem. Zw ierzęta północy oprócz dokładnie o tu lają­

cego je fu tra posiadają mniej odkrytej skóry wokół

Ryc. 4a, b. Pingw iny cesarskie

nozdrzy i łap, a uszy i ogony m ają krótkie i bardziej puszyste niż zwierzęta z południa. Wiele zwierząt zmienia na zimę swą letnią brązową sierść na białą zimową. Jesit to charakterystycznym przykładem fi­

zjologicznej adaptacji dla ochrony przed zimnem. Ko­

mórki pozbawione pigmentu zostają wypełnione po­

wietrzem, co w tych w arunkach klimatycznych s ta ­ nowi wspaniałą izolację.

Podczas długich miesięcy zimowych niektóre zwie-

Ryc. 3a, b. Pingwiny Ryc. 5. K aribu

38

Ryc. 6a, b. Niedźwiedzie białe

rzęta zapadają w sen lub okres spoczynku np. susły ogonowe, czy lemingi. Zwierzęta te spędzają zimę pod powierzchnią śniegu, czasem śpią w legowiskach z traw , czasem są aktyw ne, zawsze jednak pozostają w ukryciu. W ystępujące tu bielaki polarne, oraz gro­

nostaje w dużej części stanow ią pożywienie dla in­

nych gatunków. Typowym mieszkańcem k ra ju p o lar­

nego jest niedźwiedź biały (ryc. 6a, b).

Ogrom na większość ptaków na tych terenach to letni goście. P taków osiadłych, które p o trafią na m iej­

scu przetrw ać zimę, jest bardzo mało. Do nich należy par dwa górska, która spody łapek m a pokryte p ióra­

mi. P ta k ten umie grzebać korytarze w śniegu i do- kopywać się roślinności i w ten sposób może p rze­

trw ać najtrudniejsze okresy.

Ryc. 8. Morsy

P tak i żyjące w A rktyce zakładają gniazda w szcze­

linach niedostępnych skał (ryc. 7).

Podsum ow ując rozważania nad św iatem zwierzę­

cym A ntarktydy i A rktyki można stwierdzić, że róż­

nice w faunie na obu kontynentach w ynikają z od­

mienności środowisk. A rktyka jest kontynentem ciep­

lejszym , posiada bogatszą faunę lądową, a uboższą morską. N atom iast A ntarktyda jest kontynentem zim­

niejszym, posiada bogatszą faunę m orską a uboższą lądową. A ntarktyda pozbawiona jest ssaków lądowych zupełnie, a A rktyka ma je liczną. Pewne podobień­

stwo w ystępuje w przypadku morsów i fok, lecz i te gatunki są nieco odmienne na obu kontynentach.

WACŁAW JARONIEW SKI (Łódź)

W Ę Ż E M O R S K IE

Rodzina węży m orskich HydrophUdae obejm uje g ru ­ pę węży przystosow anych w tórnie do stałego przeby­

w ania w wodzie morskiej. Centrum w ystępow ania tych zw ierząt stanow ią morza strefy tropikalnej na pogra­

niczu oceanów Indyjskiego i Spokojnego. Węże m or­

skie żyją głównie w pobliżu lądów, ra f i mielizn.

Szczególnie lubią płytkie wody wzdłuż wybrzeży, gdzie mogą nurkow ać aż do dna. N ajłatw iej je spotkać przy ujściach rzek obfitujących w ryby. W porze deszczo­

wej w ęd ru ją czasem 100 i więcej km w górę rzeki.

Do życia na pełnym morzu przystosował się tylko je ­ den gatunek — pęz (Pelamis platurus).

Ryc. 7. Mewy

Ja k dotąd, nie zaobserwowano węży morskich w A tlantyku, jakkolw iek przeniknięcie tych zwierząt przez kanał Panam ski nie jest w przyszłości wykluczo­

ne. Dotyczy to zwłaszcza wspomnianego już pełnom or­

skiego gatunku Pelamis platurus, który w ystępuje w Oceanie Indyjskim i Pacyfiku i spotyka się często w pobliżu zachodnich wybrzeży Panam y. Natom iast drogę z Oceanu Indyjskiego dookoła Afryki przypusz­

czalnie zamyka wężom m orskim zimny Prąd Benguel- ski.

Zmiana środowiska spowodowała szereg przystoso­

wań, które dość wyraźnie różnią węże morskie od lą ­ dowych. Węże morskie m ają mniej lub więcej w yraź­

nie spłaszczony z boków tułów i szeroki, wiosłowaty ogon, co bardzo ułatw ia im pływanie. Głównym orga­

nem napędowym jest ogon, który pełni rolę płetwy.

Natom iast tarczki brzuszne, dobrze rozwinięte u węży lądowych, umożliwiające tym zwierzętom pełzanie, są u węży morskich wyraźnie zredukowane, jako nieprzy­

datne w czasie pływania. Jednakże ich zanik powodu­

je, że większość gatunków węży morskich porusza się na lądzie z trudem i unika tego środowiska.

Niektóre węże morskie przypom inają swoim wyglą­

dem węgorze, które jednak m ają ciało gładkie, powle­

czone śluzem. N atom iast u węży morskich jest ono pokryte szorstkimi łuskam i. Kilka gatunków węży m or­

skich odznacza się grubą i ciężką tylną częścią ciała w porównaniu do sm ukłej części przedniej i bardzo małej głowy, np. małogłów (Microcephalophis gracilis).

Duży i ciężki tułów stanowi w wodzie doskonałe opar­

cie (na zasadzie bezwładności) przy szybkim w ysuw a­

niu przedniej części ciała w momencie ataku.

Ochronę przed u tra tą płynów ustrojowych i przeni­

kaniem do organizmu jonów z soli morskich stanowią u tych zwierząt zgrubienia skóry, zwłaszcza między łu ­ skami. U niektórych gatunków stwierdzono aktywne w ydalania nadm iaru soli z organizmu. U krępacza (Aipysurus laevis) znajduje się w paszczy gruczoł w y­

dalający nadm iar chlorku sodowego pobranego z wo­

dą morską. Należy pam iętać, że zasolenie wód oceani­

cznych wynosi średnio 3,5%, w tym 2,7% chlorku sodu (stężenie fizjologiczne NaCl wynosi dla człowieka ty l­

ko 0,9%).

Innym przystosowaniem do przebyw ania w wodzie jest przesunięcie nozdrzy ku górze (z w yjątkiem przed­

stawicieli rodzaju Laticauda). Przy nurkow aniu otwo­

ry nosowe zaciskają się szczelnie. Również jam a gę­

bowa zamyka się całkowicie. Nie ma szczeliny, przez którą mógłby wysuwać się język. Zwraca uwagę silne ukrw ienie błon śluzowych w paszczy węży morskich, co zwiększa im w wodzie wym ianę gazową i uzupełnia częściowo oddychanie płucne. U łatw ia to im dłuższe przebywanie pod wodą.

Tylko o kilku gatunkach węży morskich wiemy z pewnością, że wychodzą na ląd w celu złożenia jaj.

Są to przedstawiciele podrodziny Laticaudinae, słabiej wyspecjalizowanej. N atom iast silniej związane z mo­

rzem węże z podrodziny Hydrophiinae w ydają na świat żywe potomstwo.

Węże morskie są bardzo spokrewnione z rodziną zdradnicowatych (Elapidae), do której czasem je za­

liczano. M ają podobne, żłobkowane zęby jadowe osa­

dzone nieruchomo z przodu paszczy. Jady wielu ga­

tunków węży morskich są bardzo silne i niebezpiecz­

ne dla ludzi. Jeszcze bardziej wrażliwe są na nie ryby, które po ukąszeniu niem al m om entalnie tracą zdolność ruchu i szybko giną.

39

Ryc. 1. Wiosłogon pospolity — Laticauda laticaudata Węże morskie dzielą się na dwie podrodziny: L ati­

caudinae i Hydrophinae. Przedstawiciele pierwszej z wymienionych stanowią grupę bardziej pierwotną, słabiej wyspecjalizowaną, związaną jeszcze z lądem w cyklu rozrodczym. Węże te m ają wyraźnie dachów­

kowato ułożone łuski grzbietowe i stosunkowo dobrze jeszcze zachowane tarczki brzuszne, umożliwiające peł­

zanie na lądzie. Podrodzina Laticaudinae obejm uje ty l­

ko 3 rodzaje: Laticauda, Aipysurus i Emydocephalus.

Do ważniejszych przedstawicieli podrodziny Laticau­

dinae należy wiosłogon prążkowany — Laticauda se- mifasciata (Reinwardt), dość duży wąż morski, osią­

gający niekiedy długość 1,9 m i grubość 7,5 cm. Żyje w pobliżu brzegów w Pacyfiku od wysp Riukiu na pół­

nocy po wyspy Samoa na południu. Ma on pewne zna­

czenie gospodarcze. Od lat Japończycy łowią corocznie w pobliżu Filipin tysiące tych węży, których mięso nadaje się do celów spożywczych i znajduje na Dale­

kim Wschodzie chętnych nabywców.

Wiosłogon pospolity — Laticauda laticaudata (Lin- naeus) jest m niejszy od poprzedniego i osiąga średnio długość 1 m. Należy do najpospolitszych węży m or­

skich. Żyje w przybrzeżnych wodach Indii, Indochin, wysp Archipelagu Malajskiego, północnej Australii, Nowej Gwinei, Filipin, wysp Riukiu i wysp Salomona.

Wyróżnia się pięknym ubarw ieniem w szarobłękitne i ciem nobrunatne poprzeczne pasy przebiegające do­

okoła ciała.

Wiosłogon żm ijowaty — Laticauda c olubrina (Schneider) stanow i gatunek najsilniej związany z lą ­ dem spośród wszystkich węży morskich. Często wycho­

dzi na brzeg, najchętniej wieczorem. Nie jest agresyw ­ ny i chociaż łatwo go można spotkać na brzegu, u ką­

szenia ludzi są niezmiernie rzadkie. Żyje u wybrzeży tropikalnej części Oceanu Indyjskiego i Spokojnego.

Osiąga średnio długość 1 m. Największe okazy jakie spotykano mierzyły 1,4 m.

Krępacz olbrzymi — Aipysurus laevis (Lacepeće) w ystępuje w morzach niedaleko brzegów Nowej Gwinei, północnej Australii, wysp K ai i A ru oraz Wysp Lojalności. Osiąga długość do 1,5 m. Odznacza się bardzo krępą, jak na węża i masywną budową cia­

ła. Na lądzie ociężały i niezdarny. Nie wiadomo czy sam wychodzi na ląd. Okazy spotykane na brzegu zo­

stały przypuszczalnie wyrzucone przez fale.

Przedstawiciele podrodziny Hydrophiinae w ykazują silniejsze od poprzednich powiązanie ze środowiskiem wodnym i prawdopodobnie nigdy same nie wychodzą na ląd. W ydają na świat żywe potomstwo, zwykle 2 do 6 młodych. Łuski na ciele węży z tej podrodziny zwykle nie zachodzą na siebie dachówkowato, a leżą

2*

40

Ryc. 2. Wręgowiec pospolity

obok siebie w postaci sześciokątnych lub podłużnych płytek. Tarczki brzuszne są w yraźnie zredukow ane i zbliżone rozm iaram i do łusek grzbietowych. U nie­

możliwia to przedstawicielom podrodziny H ydrophii­

nae spraw ne poruszanie się na lądzie.

Podrodzina Hydrophiinae obejm uje 13 rodzajów i około 37 gatunków. Należy do niej najdłuższy z węży morskich, wręgowiec olbrzymi — H ydrophis spiralis (Shaw). Największy z badanych okazów m ierzył 2,7 m, jednak większość m a długość około 1,5 m. Wąż ten wy-

Ryc. 3. Wręgowiec pospolity — H ydrophis cyano- cinctus. Widoczny silnie spłaszczony ogon. Łuski na

grzbiecie sześciokątne, ułożone obok siebie

Ryc. 4. Małogłów pospolity — Microcephalophis gra- cilis. Głowa tego węża znajduje się w cieńszym końcu

ciała

stępuje w m orzach od Zatoki Perskiej po Półwysep M alajski, A rchipelag M alajski, Filipiny, T ajw an i w y­

spy Riukiu.

W ręgowiec pospolity — H ydrophis cyanocinctus Daudin w ystępuje pospolicie od Zatoki Perskiej po J a ­ ponię i Australię. Osiąga przeciętnie 1,3 m, czasem po­

wyżej 1,5 m. Żyje najchętniej przy brzegach porośnię­

tych nam orzynam i. W porze deszczowej można go cza­

sem spotkać na lądzie o kilka km od brzegu. Choć bo­

wiem nie opuszcza on wody chętnie, to jednak potrafi na lądzie pełzać i unosić głowę. Na Półw yspie M alaj- skim notuje się często ukąszenia tego węża i przypadki śm iertelne w śród ludzi.

W ręgowiec słodkowodny — H ydrophis sem peri (Gar- man) żyje w słodkowodnym jeziorze Taal w południo­

wej części wyspy Luzon na Filipinach. Stanowi z te ­ go powodu jeden z nielicznych w yjątków wśród węży morskich. Osiąga długość 0,7 m.

W ręgowiec rafow y — H ydrophis ornatus (Gray) jest szeroko rozpowszechniony w przybrzeżnych wo­

dach od Zatoki Perskiej po Filipiny, A rchipelag Bis­

m arcka, Wyspy G ilberta i A ustralię. Osiąga długość do 1 m. W niektórych rejonach bardzo pospolity, np.

w Zatoce M anilskiej na Filipinach.

Wręgowiec małogłowy — Hydrophis fasciatus (Schneider) w ystępuje w Zatoce Bengalskiej, Zatoce Syjam skiej, cieśninie M alakka, wokół wysp A rchipela­

gu M alajskiego i Filipin oraz północnej Australii. Osią­

ga długość 1,2—1,5 m. M ała głowa i cienka przednia część ciała um ożliw iają mu chw ytanie ryb kryjących się w w ąskich szczelinach ra f koralow ych i skał pod­

wodnych. Samica w ydaje na św iat tylko 1—2 młodych rocznie.

Małą głową w yróżniają się jeszcze inne gatunki wręgowców, ja k Hydrophis belcheri (Gray), H. brookei Giinther, H. caerulescens (Shaw), i H. klossi Boulen- ger.

Małogłów pospolity — Microcephalophis gracil's (Shaw) żyje w m orzach od Zatoki Perskiej po wybrze­

ża południowych Chin i północnej A ustralii. Odznacza się bardzo m ałą głową. Osiąga długość 0,75 do 1 m.

Węże m orskie o bardzo małej głowie nie stanow ią dla człowieka większego zagrożenia ze względu na krótkie zęby jadowe. Niemniej nie wolno ich lekceważyć i za­

wsze trzeba obchodzić się z nim i ostrożnie.

Grzbietopręg jadow ity — Enhydrina schistosa (Dau­

din) w ystępuje w m orzach od wybrzeży M adagaskaru przez Zatokę Perską, Archipelag M alajski, północne brzegi A ustralii do Nowej Gwinei. Wąż ten często w ę­

d ru je w górę rzek. W Gangesie i Indusie można go spotkać naw et w odległości 100 km od morza. Grzbieto­

pręg osiąga długość do 1,5 m. Ma stosunkowo dużą gło­

wę i długie zęby jadowe. Koniec pyska zachodzi z gó­

ry na dolną szczękę. Je st to wąż agresywny. Przy po­

bieraniu jad u porusza wciąż szczękami. Ma bardzo sil­

ny jad, którego daw ka śm iertelna wynosi dla człowie­

ka około 1,5 mg suchej substancji. Tymczasem od jed­

nego węża można go uzyskać jednorazowo 10 razy w ię­

cej. Uważa się, że grzbietopręg powoduje więcej przy­

padków śm iertelnych u ludzi, niż wszystkie pozostałe gatunki węży morskich.

Guzkowiec — Lapemis hardwickii (Gray) spotyka się w pobliżu brzegów między Zatoką Bengalską, J a ­ ponią i Australią. Pospolity u wybrzeży W ietnam u Po­

łudniowego. Jest to gruby wąż z dużą głową, osiąga­

jący długość 0,9 m. Łuski na grzbiecie m ają czasem po 1 kolcu lub guzku umieszczonym centralnie. Tarczki