ILUSTROWANY MIESIĘCZNIK ŚWIATA LEKARSKIEGO
f r e ś ć n u m e r u :
Prof. U. J. D r. J. S u p n ie w s k i ( K r a k ó w ) C i a ł a r a k o tw ó r c z e
Doc. D r. Piotr S ło n im s k i ( W a r s z a w a ) Z n o w s z y c h p o g lq d ó w na h is to g e n e z ę k r w i n e k c z e rw o n y c h . Doc. Dr. B. M. Sliżyński ( K r a k ó w ) O lo k a liz a c ji g en ów . M in is te r D r. W i t o l d C h o d ź k o ( W a r s z a w a ) N a o t w a r
cie k u rs u e u g e n ik i.
D r. A l e k s a n d e r Z e b r o w s k i ( W a r s z a w a ) L e k a rz - p r a k ty k a g r u ź lic a k rta n i.
W . E. G y e M. D., F. R S , D y r e k t o r im p e r ia l C a n c e r R e
s e a rc h Fund — O n ie k tó r y c h n o w y c h w y n ik a c h w d z ie d z in ie b a d a ń d o ś w ia d c z a ln y c h nad ra k ie m . M jr . D r. St. K o n o p k a ( W a r s z a w a ) D a w n e ry c in y l e
k a rs k ie.
Doc. D r Ig na c y Z ł o t o w s k i (P a ry ż ) C y k l o t r o n — d z ia ło do b o m b a r d o w a n i a a t o m ó w (K o r e s p o n d e n c ja w ła s n o ,.M e d y c y n y i P r z y r o d y " ) .
D r. Jó zef M a r z e c k i ( W a r s z a w a ) P apież Pius XI a n a u k i p rz y r o d n ic z e .
D r. A n to n i K u g le r ( W a r s z a w a ) Postępy w d o s k o n a leniu ś r o d k ó w te c h n ic z n y c h do le c z e n ia z ła m a ń kości.
P o lacy na s z e ro k ic h s z la k a c h ś w ia ta : D r. inż.
J. Z w ie r z y c k i — o z n a le z is k a c h c z ł o w ie k a k o p a l n eg o na Jawie.
P o g o d n e dni w ś ró d b ru n a tn y c h ludzi. (Z p r z e ż y ć D r. A . G o d le w s k ie g o na w y s p a c h P o lin e z ji)
1 0 0 lat w służb ie le c z n ic tw a . F ilm o p o ls k ie j p r o d u k c ji fa r m a c e u ty c m e j.
M a r i a G a d o m s k a ( W a r s z a w a ) Polska d o k t o r k a i o k u listka w X V I I I - y m w ie k u w S ta m b u le .
D r. T. W iś n ie w s k i Listy Z p o d ró ż y . (K o r e s p o n d e n c ja w ła s n a „ M e d y c y n y i P r z y r o d y " z p o ls k ie j w y p ra w y d o R uw en - z o r i p o d p rz e w . p ro f. E. L o th a l
Z c y k lu — w y n a la z k i w m ed y c y nie : „ S t a l o w e p łu c a " . Prym . D r. W . G e m s k i ( L w ó w ) O n a d c iś n ie n iu t ę tn i
czym
Prot. M ie c z y s ła w M i c h a ł o w i c z ( W a r s z a w a ) N a p o w i ta n ie p ro f. d ra Paul C h e v a liie r .
L e k a r z M. K u r z r o k ( T r u s k a w ie c — W a r s z a w a ) Roz
m o w y z u c z o n y m i: Prof. Paul C h e v a llie r .
D r. J. H a r t m a n ( L w ó w ) Z a p o b i e g a n i e i lecze nie z a k a ż e n ia p o ło g o w e g o .
K r o n ik a .
Z ż y c ia n a u k o w e g o .
O k ł a d k a : Bada nie l e k a r s k ie (sztych z X V III w. B a rto lo z - z ie g o ) .
C e n a e g z . z ł 1.50.
I
M E D Y C Y N A i P R Z Y R O D A
NR. 3. ROK III. MARZEC 1939 R.
C i a ł a r a k o t w ó r c z e .
Prof. Dr. J. SUPNIEWSKI (Kraków). Z Zakładu Farmakologii U. J.
W powstawaniu nowotworów złośliwych zdają się grać rolę główną dwa zasadnicze czynniki.
Pierwszym z nich jest czynnik konstytucjonalny, stanowiący tak zwane wrodzone usposobienie do pow
stawania nowotworów złośliwych, zależnie od gatunku, rasy i stanu fizjologicznego i wreszcie nawet patolo
gicznego danego osobnika.
Drugim czynnikiem są swoiste bodźce świetlne, che
miczne, mechaniczne, termiczne lub wreszcie zakaźne, powodujące powstawanie tkanki nowotworowej z tkanki normalnej.
Drogą selekcji udało się otrzymać rasy myszy bar
dzo wrażliwych na powstawanie nowotworów złośli
wych, u których to myszy często zjawiają się nowo
twory złośliwe spontaniczne.
Otrzymano również rasy myszy niewrażliwych na nowotwory złośliwe. Cechy te dziedziczą się zgodnie z prawami dziedziczności.
Niektóre gatunki zwierząt są bardzo odporne na powstawanie nowotworów i u zwierząt tych nowotwory złośliwe spontaniczne są wielką rzadkością.
U zwierząt wrażliwych na nowotwory można łatwo wywołać je, naświetlając je w ciągu miesięcy promie
niami pozafiołkowymi, promieniami X lub promieniami radu.
Z kazuistyki klinicznej znamy wiele przypadków raka, wywołanego radem lub promieniami X.
Kazuistyka ta daje nam również przypadki nowo
tworów złośliwych, wywołanych długotrwałym dzia
łaniem ciał chemicznych drażniących na tkanki ludzi i zwierząt. Działanie takie wywiera na przykład tlenek arsenawy.
Nowotwory złośliwe, wywołane są jednak tymi czynnikami li tylko w niewielkim procencie przypad
ków. Ostatnio jednak poznaliśmy nowe ciała chemiczne, wywołujące u zwierząt wrażliwych nowotwory złośli
we, w blisko 100 procentach przypadków.
Od dawna było wiadomo, że robotnicy fabryk che
micznych często zapadają na nowotwory złośliwe, szczególnie jeśli stykają się z produktami suchej desty
lacji węgla kamiennego.
Yomigava i Ischikava znaleźli, że pędzlowanie skó
ry królików smołą z węgla kamiennego powoduje po
czątkowo w niej silne odczyny zapalne; potem jednak po paromiesięcznym pędzlowaniu, w skórze tej rozwi
jają się typowe raki, dające przerzuty do narządów we
wnętrznych.
Raki te dają się przeszczepiać na normalne zwie- lzęta i powodują u nich typową kacheksję rakową oraz śmierć zwierząt.
Raki te wreszcie dają się hodować „in vitro“, nie tracąc przy tym swych własności nowotoworowych.
Dalsze badania wykazały, że czynnik rakotwórczy znajduje się jedynie tylko w najwyżej wrzących frak
cjach tej smoły i wreszcie Cook wraz ze współpraco
wnikami wyosobnił to ciało ze smoły w czystej postaci, wyjaśnił jego wzór i otrzymał je drogą syntetyczną.
Czynnikiem rakotwórczym okazał się tu cykliczny aromatyczny węglowodór, 3— 4— benzopyren.
Bezpośrednio przed odkryciem Cooka, Kennaway znalazł, że smoła acetylenowa zawiera ciało rakotwór
cze, które jest węglowodorem aromatycznym, zwanym I, 2, 5, 6, dwubenzoantracenem. Węglowodór ten działa rakotwórczo słabiej od benzopyrenu.
Wcieranie tych ciał w skórę zwierząt, pod postacią roztworów olejowych lub roztworów benzenowych, po
woduje w niej zjawianie się raków rogowych, raków wychodzących z podstawy naskórka, bądź wreszcie ra
ków gruczołowych.
Nowotwory te zjawiają się dopiero po 180—240- dniowym smarowaniu skóry myszy, szczurów lub kró
lików.
Wstrzykiwanie roztworów olejowych tych ciał po
woduje powstawanie typowych mięsaków wrzeciono- komórkowych lub okrągłokomórkowych u tychże ssa
ków i u kur.
Silniej od wymienionych węglowodorów, działa ra
kotwórczo węglowodór aromatyczny metylcholantren, otrzymany przez Wielanda z kwasów żółciowych, przez prażenie ich z selenem. Ciało to wywołuje nowo
twory u zwierząt już po 40-dniowym stosowaniu go.
Podobnie jak metylcholantren, działa syntetyczny cholantren i jego pochodne alkylowe.
Następne prace chemików-syntetyków, a w pierw
szym rzędzie prace Fiesera i Cooka, dały nam całą se
rię syntetycznych węglowodorów, obdarzonych silniej
szymi lub słabszymi własnościami rakotwórczymi.
Badania te wykazały, że rakotwórczość węglowo
dorów aromatycznych jest ściśle związana ze swoistą ich strukturą chemiczną, bowiem z pośród licznych izo
merów chemicznych, jedynie nieliczne obdarzone są ty
mi właściwościami.
Badania te wykazały, że prawie we wszystkich węglowodorach rakotwórczych znajduje się układ pier
ścieniowy 1, 2, benzoantracenu, wówczas, gdy pochodne innych benzoantracenów pozbawione są tego działania.
Prosty rzut oka na wzory 1, 2, 5, 6, dwubenzo- antracenu, 3, 4, benzopyrenu i metylocholantrenu w y
każe, że są one pochodnymi 1, 2, benzoantracenowymi.
C lqg d a lu y o rt. na «łr, 3 7 - * | .
1
F o ł. 3 . C z q i ć p r z e k r o ju p i z e z w y
s e p k ą k r w io tw ó r c z a ( I ) z a r o d k a a k io lo tla (po przepołow ieniu stadium).
Fot. 4
(stadłu Pierwszy moment pojaw iania si*j hemoglobiny u zarodka aksolotla 3 0 — 31). Hemoglobina wybarwiona metodq benzydynowq (według
SŁONIM SKIEGO).
Fo*. 2. Grupa komórek macierzystych dla krwinek czerwonych aksolotla.
Z nowszych poglqdów na hisłogenezę
krwinek czerwonych.
Doc. Dr phil. et med. PIOTR SŁONIMSKI (Warszawa).
Jak wiemy, nowy zwrot w zapatrywaniu na rolę krwi w ustroju datuje się od czasu odkrycia przez genialnego leka
rza angielskiego, Williama Haryeya (1628), zjawiska krążenia krwi.
Krew, która według Hippokratesa miata być w warun
kach prawidłowych zmieszana z trzema innymi sokami ustroju (śluzem, żółtą i czarną żółcią), stała się podstawowym i samo
dzielnym płynem ustroju, wobec którego czy to śluz, czy też żółć (pomijając oczywiście nieistniejącą żółć czarną) — zejść musiały na dalszy plan.
Z tworzeniśm i odnową krwi związane są pewne miejsca, czy też narządy (tzw. gruczoły krwiotwórcze), gdzie spoty
kamy składniki uformowane krwi w stadiach młodocianych, a zespół tych elementów nazywają niektórzy autorowie po prostu tkanką krwiotwórczą (Jordan 1933, Słonimski 1938).
Dla wyjaśnienia wielu zarysowujących się tu zagadnień, bardzo korzystnym okazał się punkt widzenia porównawczo- doświadczalny, polegający na badaniu na drodze przyczyno- wo-analitycznej różnicowania się elementów składowych krwi w obrębie poszczególnych szczebli rozwojowych świata zwie
rzęcego.
Rozpatrując ewolucję tkanki krwiotwórczej w świecie zwierzęcym, należy podkreślić, że jeżeli chodzi o ciałka krwi, trudno przeprowadzić przy obecnym stanie wiedzy wyraźną granicę między bezstrunowcami (Achordata) a strunowcami (Chordata). W obrębie wszystkich prawie tkankowców (Me- tazoa) spotykamy komórki podobne, zwłaszcza w grupie bia
łych ciałek krwi (limfocyty i granulocyty). Również i erytro
cyty, a wśród nich nawet formy bezjądrowe (erytroplastydy), spotykamy zarówno u kręgowców, jak i u bezkręgowców (pierścienice).
Podobne zaś do trombocytów, wzgl. komórek wrzeciono
watych niższych kręgowców, elementy występują także i we krwi niektórych wieloszczetów. Niewątpliwie, iż ze wszyst
kich bezkręgowców najciekawsze stosunki stwierdzić można u pierścienic (Annelida). Warto jednak zaznaczyć, że skład
niki upostaciowane krwi są tu tworami pochodzenia coeloma- tycznego, wtórnie wnikającymi do rozwijających się od nich niezależnie dróg naczyniowych. Znane określenie krwi jako środowiska wewnętrznego ustroju, podane przez C. Bernarda,
w pełni może być odniesione jedynie do bezkręgowców, pod
czas gdy u kręgowców płyn przepajający tkanki i narządy ustroju, (a więc właściwe „środowisko wewfiętrzne"), różni się wybitnie od krwi, zwłaszcza brakiem czerwonych ciałek krwi. Te ostatnie w życiu pozazarodkowym kręgowców wy
stępują wyłącznie w drogach naczyniowych, oddzielonych od sąsiadujących tkanek śródbłonkiem (endothelium). Zważyw
szy, że substancje macierzyste dla hemoglobiny, a więc pro- toporfiriny, są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie, z punk
tu widzenia biochemii współczesnej, trudno wyprowadzić czerwoną krew kręgowców z jakichś przedstawicieli (naj
wyżej zróżnicowanych) bezkręgowców, gdyż pod tym względem zaawansowane są właśnie najdalej pierścienice.
Dlatego słuszniejszym wydaje się pogląd,' iż hemoglobina u przodków obecnie żyjących kręgowców powstała de novo tak, jak ją stwierdzić możemy u różnych owadów (Chirono- mus), mięczaków (Planorbis) itp. (por. Redfield, Jordan, 1933).
U kręgowców wyróżnić możemy co najmniej d\ya zasad
niczo różne typy komórek (i ich pochodnych), krążących w układzie naczyniowym. Jedne z nich, białe ciałka krwi, nie są dla układu krwionośnego swoiste i spotkać je możemy także poza obrębem naczyń krwionośnych, wśród komórek tkanki łącznej. Z podstawową czynnością krwi, tj. z rozpro
wadzaniem tlenu, nie są one bezpośrednio związane. Druga grupa — to czerwone ciałka krwi, twory wysoko zróżnico
wane, pozbawione u ssaków i niektórych płazów nawet jąder komórkowych.
Wprawdzie odkrycie krwinek czerwonych przypisują nie
którzy autorowie J. Schwammerdamowi w r. 1658, lecz jednak formy młodociane krwinek (z jądrem), wykrył u człowieka dopiero Weber przed dokładnie stu laty (1828), a mianowicie u 3-miesięcznego płodu ludzkiego. Od tego czasu ukazała się wielka liczba prac poświęconych zagadnieniu genezy krwi u człowieka i zwierząt kręgowych.
Odrębne stanowisko w tej dziedzinie zajmuje kierunek t. zw. unitarystyczny, reprezentowany zwłaszcza przez wy
bitnego histologa rosyjskiego Maksimowa, oraz grupę bada
czy amerykańskich z Jordanem na czele.
Według tego kierunku, pierwotne komórki krwi są jesz
cze niezróżnicowanymi, okrągłymi elementami, bardzo zbliżo
nymi do dużych limfocytów. Nie posiadając początkowo he
moglobiny, wolne te komórki przekształcają się przeważnie w pierwotne erytroblasty, a następnie w erytrocyty, podczas gdy z pozostałych powstają typowe limfocyty. W stadiach późniejszych z limfocytów (jako komórek macierzystych), rodzą się nowe pokolenia erytroblastów. wzgl. megaloblastów, które, dojrzewając i przechodząc przez stadium normoblastów, dają początek definitywnym erytrocytom.
I I
Podobnie do stosunków stwierdzonych u ssaków, u innych kręgowców, a mianowicie u ptaków i gadów (według badań Dantchakoffowej), -erytroblasty i limfocyty wywodzić się ma
ją z jednej wspólnej komórki macierzystej, przy czym w sta
diach późniejszych wszystkie definitywne erytrocyty pow
stają -wyłącznie z limfocytów.
Zwolennicy teorii unitarystycznej wywodzą więc wszyst
kie składniki uformowane krwi, zarówno erytrocyty, jak i limfocyty oraz leukocyty z listka zarodkowego środkowego (mezoderma, wzgl. mezenchyma), co było w wyraźnej sprzecz
ności z poglądami dawniejszych embriologów. Jednak nowsze badania autorów polskich (M. Konopackiego i B. Konopackiej, P. Słonimskiego), wykazały, i to przy użyciu zarówno metod histochemicznych, jak i w wyniku subtelnych zabiegów do
świadczalnych nad zarodkami, że u zarodków płazów pierw
sze ciałka krwi są bardziej zbliżone do komórek wewnętrz
nego listka zarodkowego (entoblast), aniżeli do listka środ
kowego (tnezoblast).
Warto przy tej sposobności zaznaczyć, iż do rozwiązania interesujących nas zagadnień nadają się specjalnie zarodki płazów (Amphibia), a to z racji wielkiej ich wytrzymałości w stosunku do przeróżnych zabiegów doświadczalnych. One to stanowiły materiał do poszukiwań doświadczalnych Fede- riciego, Gossa, Słonimskiego, Stohra i innych, rzucających nowe światło na rolę gruczołów t. zw. krwiotwórczych w pro
cesach tworzenia się czerwonych ciałek krwi.
Jak wynika z badań P. Słonimskiego (1930—32), potwier
dzonych następnie przez uczonego włoskiego Stortiego (1935), istnieje jufż w najwcześniejszych stadiach zarodkowych u pła
zów presumptywna strefa krwiotwórcza, stanowiąca jakby zawiązek dla czerwonych ciałek krwi całego ustroju. Strefa ta mieści się wśród komórek wewnętrznego listka zarodko
wego (entoderma).
U badanych przedstawicieli większości gromad kręgow
ców (płazy, ptaki, ssaki), pojawienie się pierwotnych czer
wonych ciałek krwi, posiadających hemoglobinę, wyprzedza wystąpienie zarówno komórek śródblonka naczyniowego, jak i limfocytów (wbrew teorii unitarystyczmej).
Aż do chwili, kiedy serce rozpoczyna swą pracę w życiu zarodkowym, rozprowadzając krew, jako swoiste „środowis
ko wewnętrzne" po całym ustroju krwionośnym, komórki, za
wierające pierwsze ślady hemoglobiny, spotykamy wyłącz
nie w miejscu ich różnicowania, a więc w obrębie pre- sumptywnych, wzgl. definitywnych wysepek krwiotwórczych.
U płazów są one rozmieszczone na linii przyśrodkowo- brzusznej (wysepka środkowo-brzuszna wg. Bracheta), a u ptaków i ssaków — w wysepkach Pander-Wolffa, poza różnicującymi się narządami osiowymi zarodka.
Zarówno z badań P. Słonimskiego, jak i późniejszych Murraya oraz Stortiego wynika zgodnie, że pierwotny za
wiązek krwiotwórczy (u płazów i ptaków) ma zdolność sa- moróżnicowania się poza obrębem ustroju, wykazując zdol
ność produkowania komórek uzdolnionych do syntezy hemo
globiny. Różnicujące się i dojrzewające w wysepkach krwio
twórczych elementy komórkowe (w ustroju i poza nim), nie mają jednak charakteru ani limfocytów, ani hemocytoblastów, co jest w wyraźnej sprzeczności z założeniami Maksimowa i jego zwolenników. Ponadto, białe ciałka krwi, podobnie jak i komórki śródbłonka naczyniowego, nie są związane gene
tycznie z listkiem zarodkowym wewnętrznym, lecz środko
wym (mezoderma, mezenchyma) i tworzyć się mogą in loco w różnych miejscach ustroju, poza obrębem wysepek krwio
twórczych.
Przytoczone wyżej fakty rzucają, jak sądzimy, nowe światło na histogenezę poszczególnych składników komórko
wych krwi oraz na rolę t. zw. gruczołów krwiotwórczych.
Wiadomo od czasów badań klasycznych Neumanna, iż w ży
ciu zarodkowym czerwone ciałka krwi powstają w wątrobie z bezbarwnych elementów, zawierających jeszcze jądra.
Jakież jest więc pochodzenie tych bezbarwnych komórek?
Otóż, w świetle nowszych badań Michałowskiego, przepro
wadzonych na zarodkach świni przy użyciu histochemicznej techniki ujawniania hemoglobiny (metodą Słonimskiego i Ła
pińskiego), elementy te uważać należy za komórki obcopo- chodne, znajdujące korzystne warunki dla intensywnych pro
cesów podziałowych i cytomorfozy w sieci utkania naczynio
wego oraz lakun wątroby. Podobnie sprawa się przedstawia, jak przypuścić możemy, i w odniesieniu do zatok śledziony i sieci naczyń włosowatych szpiku kostnego u zarodków ludz
kich. Przyjąć więc należy, że komórki, wywodzące się z wy
sepek krwiotwórczych, różnią się swą potencją twórczą od innych elementów macierzystych dla krwi zarodkowej (limfo- i myeloblastów) oraz wyróżnicowującego się układu siatecz- kowo-śródbłonkowego. Należy spodziewać się, że przedsta
wiony wyżej pogląd o odrębności genetycznej czerwonych ciałek krwi odegrać może poważną rolę i w rozważaniach nad chorobami układu szpikowego. Ułatwia on bowiem głębsze zrozumienie gry czynników w obrębie krwiotwórczych ukła
dów komórkowych (por. Hellman, 1935), działających wy
łącznie na procesy erytropoetyczne bez zadziałania na inne składniki macierzyste ciałek krwi.
Szersze rozwinięcie przedstawionych w niniejszym ar
tykule poglądów znajdzie Czytelnik w pracy autora p.t. „Ober 'Entwicklung der roten Blutkórpechen bei Wirbeltieren". Ver-
handl. d. Anat. Gesellsch. (Anat. Anzeiger t. 85). Jena 1938.
Foł. 6. Eryłroblasfy zarodku kury (po 37 godzinach wylęganiu) Widać
liczne mitozy w iród komórek, zawierajgcych już hemoglobinę Foł. 10. W qłrcba zarodka małpy (C O lO B U S ) di 9 mm,, b krwinki,
U —komórki wqtroby
• i ' .
>
• — ».
■ W
*>•
Ryt. 1. M ikrofotografia inwers|i W chrom oiom ie — X u d rozofili.
Pow. 2 0 0 0 x. Rys. 2. M ikrofoto
g rafia deflcjenc|l w chromosomie X u drozofili. Pow. 2 0 0 0 x. Rys. 3.
Schematyczne ob|aśnienie m i
krofotograficznego obrazu defic-
|encji. Na schemacie (|ak i na m ikrofotografii) b ra k jje po pra-
*»e| stronie odcinka chromosomu, który na schemacie |est oznaczo
ny literq Rys. 4. Schemat ilustru|qcy powstanie obrazu in- wersji przedstawionego na mikro*
foto g ra fii I. chromosom normalny o n stępstwie genów ABCDEFGH. II. chromosom z inwersjq (otrzymany od drugiego z rodziców) o nastęstwie genów ABC DEFG H . III. obraz In
w ersji po połqczeniu się wszyst
kich odpowiadajqcych sobie czę
ści chromosomu (sinapsis części homologicznych) I i II w |edon chromosom olbrzym i. Rys. 5. Mi*
krofotografia lewego distalnego kort ca chromosomu —X (płciowe*
go) drozofili Powiększenie około tOOO razy. (Chromosom X po
lewe| stronie)
% 4t
%
A *V w
>*» ’•
f .
• U U U M t t M . 01 W M M M M H M JU K t I U U I
I \ 1
lilJW.,1 i l i l i i n l l l i i i | » *i i j 11 H U ) i l l i i I I iii1 . ' A “ ‘ • ,,ł l r l“ 7 k • ' « • , , » V , , ł l 5,
Rys. 6. Schemat z pracy Dobzhansky’ ego — lin ia p3zioma przedstawia mapę genetycz- nq chromosomu drugiego — równolegle do nie| powyżej jest schematycznie przed
stawiony chromosom drugi, tak jak go widać w czasie podziółów komórkowych.
Rys. 7. Schemat chromosomów d rozo fili, samica po lewej, samiec po prawe|.
Rys. 8. Mapa genetyczna (górna lin ia po
zioma z oznaczeniem mie|sc znanych genów) lewego chromosomu płciowego -X u d rozo fili, W porównaniu do mapy ch ro mosomu olbrzym iego (poniże|). Na chro
mosomie olbrzymim widać poprzeczne prqżki — niektóre z nich sq połqczone z odpowiednimi genami mapy genetycznej, co oznacza że danemu genowi odpowia
da dany prqżek. Prążki sq ponumerowane według systemu Bridges*a dla ułatwienia Or ientacji. W idzim y, ze gen. ,,c t" znajduje się np. w 7B3 a gen ,,v " w prqżku 10A 1.
Rys. 9. Zjawisko crossing-over. U góry:
przebieg procesu wymiany części homo
logicznych chromosomów — na dole:
nowe chromosomy powstałe po wymianie.
Proces crossing-over zachodzi z reguły u samic. Jeżeli do każdego z ośmiu przed
stawionych w dolnym szeregu chromoso
mów dołqczy się przy zapłodnieniu chro
mosom od samca (zawiera|qcy rb. ct, v) otrzymomy 8 klas osobników pokole
nia drugiego, cytowanych w tekście.
•+ rb- ■ + rb- «
ct- ■+ f
\' ~
• V +. ■V V- -
• et
O l o k a l i z a c j i g e n ó w .
Doc Dr. B. M. SlIŻYŃSKI (Kraków).
Pojęcie genu wprowadzone do nauki przez J o h a n - s e n a służy na oznaczenie zawiązka cech dziedzicz
nych li. pewnego podstawowego elementu, który w ja
kimś dla nas bliżej nie znanym procesie powoduje po
wstanie cechy dziedzicznej. Bardzo intenzywne badania, prowadzone od roku 1911 głównie nad muszką owoco
wą — drozofilą — przez szkołę amerykańskich genety
ków pod kierunkiem T. H. M o r g a n a , rozbudowały bardzo szeroko pojęcie genu.
Obecne nasze wiadomości o genie są przeważnie uzyskane na drodze badań pośrednich. I tak iprzez stu
diowanie przechodzenia cech z pokolenia na pokolenie poznane zostały podstawowe prawa dziedziczności, znane pod nazwą praw M e n d l a . Zjawiska dziedzi
czności możemy wyjaśnić jedynie przyjmując indywidu
alne zawiązki cech dziedzicznych. Przez obserwacje do
tyczące sposobu dziedziczenia się całych zespołów cech, umożliwione zostało dokładne określenie miejsca w chromosomie, w którym dany gen się znajduje itd. Gdy
byśmy, biorąc pod uwagę wszelkie dane tego typu, chcieli podać definicję pojęcia genu, tak jak to pojęcie dziś w świecie genetycznym jest rozumiane — należało
by stwierdzić, że gen jest c z y n n i k i e m d z i e d z i c z n y m , w y w o ł u j ą c y m c e c h ę d z i e d z i - c z n ą , ż e z n a j d u j e s i ę w c h r o m o s o m i e w p e w n y m ś c i ś l e o k r e ś l o n y m m i e j s c u (loeus), ż e j e s t b a r d z o m a ł ą c z ą s t k ą o r g a n i c z n ą , ż e p o s i a d a n a j b a r d z i e j c h a r a k t e r y s t y c z n ą w ł a ś c i w o ś ć r o z m n a ż a n i a s i ę i w r e s z c i e , ż c m o ż e z p e w n ą n i e z b y t d u ż ą c z ę s t o ś c i ą p o d l e g a ć t r w a ł y m z m i a n o m c z y l i m u t a c j o m .
Z pośród wymienionych wyżej punktów definicji roz
patrzymy obecnie sprawę lokalizacji genów.
Hodując wielkie ilości drozofil amerykańcy genety
cy zauważyli, że pewne cechy dziedziczą się łącznie — pozornie nie spełniając praw M e n d l a , które wyma
gają w pokoleniu drugim (powstałym ze skrzyżowania mieszańców pokolenia pierwszego między sobą) roz
szczepienia cech w sposób wykazujący niezależność dziedziczenia cech. Te łącznie dziedziczące się cechy nazwano cechami sprężonymi. U drozofili stwierdzono istnienie czterech grup cech sprężonych, co oznacza, że wszystkie cechy dziedziczne drozofili dzielą się na czte
ry grupy — dziedziczące się razem. Ponieważ równo
cześnie było znanym, że drozofilą posiada 4 pary chro
mosomów i to odpowiadające swymi wielkościami owym czterem grupom sprężeń, I grupa sprężeń za
wiera największą liczbę znanych genów-mutanów, co odpowiadało chromosomowi najdłuższemu, II grupa nie
co mniej liczna znalazła odpowiednik w drugiej parze chromosomów faktycznie nieco krótszych itd. — wiec wyrażono teorię c h r o m o s o m a l n ą dziedziczno
ści, przypuszczając na skutek wyżej przedstawionej zbieżności obydwu faktów, że geny znajdują się w chro
mosomach.
Teoria ta doskonale tłumaczyła brak rozszczepienia w obrębie grup sprzężonych, gdyż wszystkie geny znaj
dujące się w jednym chromosomie razem, przechodzą z pokolenia na pokolenie ł ą c z n i e .
Dalsze ścisłe badania wykazały, że niekiedy jednak następuje r o z e r w a n i e sprzężenia cech, czyli w myśl powyższej teorii — wymiana części homologicz
nych pomiędzy chromosomami, co zostało nazwane z angielska crossing-over.
Na podstawie częstości tego procesu, czyli na pod
stawie częstości z jaką zachodzi wymiana między ho
mologicznymi chromosomami, można było określić w z g l ę d n ą odległość dwu jakichś genów na osi chro
mosomu.
W ten sposób (powstała t. zw. mapa chromosomów, mapa genetyczna dla drozofili, stawiając ten organizm na czele najlepiej genetycznie poznanych organizmów.
Załączony obok schemat przedstawia przebieg zjawi
ska crossing-over w tej jego formie, w jakiej badanie procesów wymiany stosuje się dla wyznaczenia miejsca genu w chromosomie. Zjawisko crossing-over oparte jest na przełamywaniu się chromosomów (zaczym właś
nie idzie wymiana części pomiędzy chromosomami), — zależy zaś częstość tego procesu od odległości, jaka dzieli dwa dane geny od siebie. W wypadku, gdy odle#
głość ta jest odpowiednio duża, może nawet dojść do podwójnej wymiany.
Przykład poniższy wyjaśni to odpowiednio. Jeżeli skrżyżujemy muchę samiczkę posiadającą trzy sprzężo
ne z płcią geny-mutanty, a mianowicie ,^rb“ (ruby: czer
wonawa barwa oczu), „ct“ (cut: wycinane skrzydełka) oraz „v“ (vermilion: cynobrowa barwa oczu) z samczy
kiem „dzikim", a więc posiadającym t. zw. normalne od
powiedniki owych trzech genów (oznaczane w schema
cie znakiem „4-“) : następnie osobniki pokolenia pierw
szego skrzyżujemy ze sobą — otrzymamy pokolenie drugie, którego stosunki liczbowe dadzą nam pewne po
jęcie o układzie badanych genów na osi chromosomów.
W tablicy ilustrującej tę metodę lokalizacji genów po sługuję się ogólnie przyjętą terminologią i symboliką genetyczną — gdzie skład genetyczny oznacza się prze
ważnie początkowymi literami nazwy danych genów, zaś kreska ułamkowa oddziela materiał genetyczny, po
chodzący od jednego rodzica od materiału genetycznego, pochodzącego od drugiego z rodziców.
Tablica I.
Pokolenie rodzicielskie składa się z samiczki rb ct v
rb ct v skrzyżowanej ze samczykiem -f- -j- 4 . Rezultatem tej krzyżówki jest pokolenie pierwsze, skła
dające się z samiczek:
rb ct v
+ + + oraz z samczyków rb ct v. Pokolenie drugie powstałe ze skrzyżowania osobników pokolenia pierwszego między sobą składa się z następujących grup, przyczym cyfry poniższe są zestawione jedynie dla samiczek:
Grupa I. Osobniki, przy których powstawaniu nie zaszedł proces crossing-over:
a), rb ct v
rb ct v w ilości 539
S p e c j a l i s t a c h o r ó b w e w n ę t r z n y c h
M A K S Y M I L I A N ’ £
\ j R Z R O K
TRUSKAWIEC, willa „ S Ł O Ń C E "
_ _ _ _ _ M A J - WRZESIEŃ ...
5
b). rb ct V
+ + -f w ilości 590
Grupa druga zawiera osobniki, przy których powsta
niu zaszedł pojedyńczy proces wymiany, tj. orossing- over:
a). rb + +
rb ct V w ilości 137 b). + ct V
rb ct V w ilości 120 c). rb ct +
rb ct V w ilości 114 d). + + V w ilości 107
rb ct V
Grupa III zawiera osobniki, przy których powstaniu zaszedł proces podwójnej wymiany:
a), rb + v
rb ct v w ilości 11 b). + ct +
rb ct v w ilości 4
W określaniu odległości genów bierzemy pod uwagę całkowitą liczbę much, a więc w danym przykładzie 1622 i obliczamy, w ilu wypadkach na sto zaszło zjawisko przełamania chromosomu. Pomiędzy genem „rb“ i „ct“
zjawisko to zaszło w 272 wypadkach (137 plus 120 plus 11 plus 4) czyli w 16.7 procent. Stąd mówimy, że odleg
łość pomiędzy genem rb i ct wynosi 16.7 jednostek w y
miany. Podobnie pomiędzy ct a v przełamanie nastąpiło w 236 wypadkach, tym samym dając cyfrę względnej jdległości 14.5.
Dalej — dodając odległości poszczególnych oddziel
nie badanych genów otrzymujemy odległość między pierwszym 7 nich a trzecim.
Mapa chromosomu względnie jego odcinka, na któ
rym została w powyższym przykładzie przeprowadzo
na lokalizacja genów rb ct i v przedstawia się więc w sposób następujący:
rb 16.7 ct 14.5 v
/o o/ /o
31.2
gdzie cyfry oznaczają względną odległość genów na osi chromosomu, mierzoną w jednostkach częstości w y miany.
Powyżej przedstawiona metoda lokalizacji genów jdnosiła się, rzecz prosta, do pewnego idealnego chro
mosomu, niemniej jednak wnioski jakie z wzajemnych stosunków genów do siebie na podstawie mapy gene
tycznej wysnuto, znalazły całkowite potwierdzenie w późniejszych badaniach. Najbardzie j zasadniczym wnioskiem obok udowodnienia, że geny istotnie znajdują się w chromosomach, było wykazanie l i n e a r n e g o układu genów wzdłuż osi chromosomu. Dalszym punk
tem, zdobytym z przytoczonych powyżej badań, była jednostka względnej długości chromosomu, tj. względnej odległości genów na chromosomie, nazwana na cześć twórcy tych badań Morgana — morganem. Dane cyfro
we, na podstawie których skonstruowano mapy gene
tyczne dla drozofili, stanowią imponujący przykład wy
siłku i pracy ludzkiej. Dane te są oparte na kolosalnym materiale zwierząt doświadczalnych — dość powie
dzieć, że do ułożenia tych map potrzeba było dokładnie zbadać dziedziczenie i częstość wymiany dla około 600 różnych genów — co wymagało materiału 25 milionów much dokładnie studiowanych pod mikroskopami.
Na podstawie tych wszystkich prac i dokładnych dat swierdzono, że zjawisko crossing-over nie jest zjawis
kiem przypadkowym, lecz że zachodzi ono ze ścisłą ko
niecznością — będąc doskonałym przykładam staty
stycznej natury praw biologicznych. Dokładność i ści
słość danych uzyskanych na tej podstawie opiera się na wielokrotnych powtórzeniach doświadczeń lokaliza
cyjnych.
Oprócz widzialnych cech, których odpowiednie za
wiązki dziedziczne zostały według powyżej przytoczo
nego schematu zlokalizowane — prace lokalizacyjne zo
stały i są przeprowadzone nad wielką liczbą t. zw. genów letalnych, których lokalizacja jednak jest nieco trudniej
sza od przedstawionej powyżej.
Dotychczas rozważaliśmy lokalizację genów w chro
mosomach jako zjawisko do pewnego stopnia nie-mate- rialne — „odległość11 pomiędzy poszczególnymi genami wyznaczono jako funkcję częstości przełamań chromo
somu, po której następuje wymiana części homologicz
nych.
Pierwsze próby morfologicznej lokalizacji genów by
ły przeprowadzane przez D o b z h a n s k y ‘e g o. Nim jednak przejdziemy do opisu tych prac przedstawić mu
simy pokrótce ich tło techniczne.
Już dawno (B r i d g e s 1929) znane było, że nie
kiedy niektóre geny mogą zmienić swą przynależność do grupy sprzężeń. W myśl teorii chromosomalnej zja
wisko to miałoby być połączone z przeniesieniem pew
nej partii chromosomu wraz z genami z jednego chro
mosomu do drugiego n i e h o m o l o g i c z n e g o . Bridges zaproponował nazwę translokacji na określenie tego zjawiska.
Dobzhansky badając translokacje pod względem ich genetycznego charakteru t. zn. ile genów (znanych) zo
stało w danej translokacji przeniesione z jednej grupy sprzężeń (czyli z jednego chromosomu) do drugiej — po
równywał obrazy cytologiczne wchodzących w grę chromosomów. Chromosomy drozofili przedstawione na załączonym rysunku wykazywały pewne różnice w dłu
gości u much posiadających translokację. Na tej podsta
wie autor ten podał pierwszą mapę morfologiczną chro
mosomu II u drozofili. Rysunek załączony przedstawia porównanie mapy genetycznej z mapą morfologiczną uzyskaną przez Dobzhansky‘ego. Dobzhansky przepro
wadził porównanie lokalizacji genów na obydwu tych mapach, z porównania tego wynika, że geny są istotnie ułożone linearnie wzdłuż chromosomu, gdyż porządek uikładu genów jest w obydwu mapach identyczny, dalej okazało się, że odległości pomiędzy poszczególnymi ge
nami odpowiadają sobie na obydwu mapach nie całko
wicie dokładnie.
Zjawisko to najprawdopodobniej oznacza, że jed
nostce crossing-over, czyli jednemu morganowi odpo
wiada w pewnych okolicach chromosomu większa od
ległość rzeczywista niż w innych; jednym słowym oka
zuje się, że morgan jako miernik częstości wymiany od
powiada w różnych okolicach chromosomu różnym dłu
gościom rzeczywistym. To znów ze swej strony wska
zuje, że w pewnych partjach czy okolicach, chromosom łatwiej podlega przełamaniu poprzedzającemu zjawisko crossing-over niż w innych miejscach. Przyczyny tego zjawiska nie są jeszcze dokładnie zbadane, choć pew
nych teorii nie brakuje.
Do roku 1933 sprawa lokalizacji genów w chromoso
mach przedstawiała się w sposób podany powyżej.
W tym roku pojawiła się na horyzoncie nowa, klasycz
na metoda, metoda chromosomów olbrzymich.
6
Cytologowie już dawno wiedzieli, że u larw muchó
wek (i tylko muchówek — poza tym nigdzie w świecis zwierzęcym podobnego zjawisko nie zauważono), w y
stępują w gruczołach ślinowych olbrzymie jądra ko
mórkowe, które zawierają bardzo wielkie chromosomy.
W porównaniu do normalnych mitotycznych chromoso
mów drozofili tj. takich, które przy normalnych podzia
łach komórkowych występują — których łączna długość wynosi 7.5 mikronów — chromosomy olbrzymie są oko
ło 160 razy dłuższe, gdyż osiągają 1185 mikronów.
Chromosomy olbrzymie są tym charakterystyczne, że można na nich wyróżnić bardzo ciekawe struktury morfologiczne, a mianowicie prążki (poprzeczne przedzie
lone jaśniejszymi przestrzeniami. Painter stwierdził, że układ, wielkość, zagęszczenie oraz ilość prążków są dla każdego chromosomu charakterystyczne, co umożliwiło łatwą stosunkowo identyfikację każdego chromosomu.
Kiedy tożsamość każdego chromosomu na różnych preparatach została stwierdzona — zauważono rzecz niezmiernie ciekawą. Jak wiadomo, drozofila posiada 4 pary chromosomów — natomiast w jądrach komóreK olbrzymioh stwierdzono istnienie sześciu odrębnych ele
mentów.
Dokładniejsze badania wykazały w dalszym ciągu, że w jądrach komórek olbrzymich chromosomy znajdują się w stanie t. zw. somatycznej synapsis, czyli stałego po
łączenia lub zlania się w jedno, elementów homologicz
nych tj. chromosomów należących do tej samej pary (je
den od ojca, drugi od matki); do tego dołącza się fakt, że chromosomy drugi i trzeci są przepołowione na dwa ra
miona. Zatym w jądrach komórek olbrzymich mamy na
stępujące oddzielne elementy: 1) chromosom płciowy czyli X, 2) lewe ramię chromosomu II, 3) prawe ramię, 4) lewe ramię chromosomu III, prawe ramię tegoż elemen
tu (5) i wreszcie chromosom t. zw. czwarty, jako bardzo krótki twór występujący. Razem daje to sześć oddziel
nych elementów.
Po stwierdzeniu tych wszystkich właściwości chro
mosomów olbrzymich, oraz po sporządzeniu dokładnych map morfologicznych dla każdego z nich, można było przystąpić do lokalizacji genów w chromosomach. Nasu
nęło się odrazu pytanie — jeżeli prążki reprezentują ge
ny (lub przynajmniej pewne otoczki na genach), względ
nie odpowiadają miejscom .genetycznym — to które ge
ny odpowiadają, którym szczególnym prążkom i czy po
rządek genów, ich linearne ułożenie znajd? potwierdze
nie na podstawie badań morfologiczny-n.
W celu lokalizacji genów w cnromosomach zastoso
wano metodę badania pewnych zaburzeń chromosomal- nych. Najważniejsze i prowadzące do celu najszybciej okazały się zaburzenia takie jak w pierwszym rzędzie defiojencje, dalej inwersje i translokacje. Pojęcie inwer
sji oznacza odwrócenie normalnego układu genów w chromosomie według następującego schematu: jeżeli porządek pierwotny — normalny — genów w chromo
somie ozinaczamy jako ABGDEFGH, to po przejściu pro
cesu inwersji porządek ten się zmieni na np. ABEDCFGH.
Pociąga to za sobą przestawienie porządku i następstwa genów na mapie genetycznej, dające się stwierdzić w doświadczeniach hodowlanych n.p. przy pomocy prze
biegu zjawiska crossing-over. Inwersje były opisywane już dawniej i hipoteza zmiany układu genów i ich następ
stwa była postawiona na kilkanaście lat przed pozna
niem metody chromosomów olbrzymich. Obraz inwersji, taki jaki widzimy pod mikroskopem badając chromoso
my olbrzymie, przedstawia załączona obok fotografia i schemat objaśniający.
Drugie zjawisko opisane powylej, a mianowicie translokacje, polega na przeniesieniu materiału gene
tycznego z jednego chromosomu do innego nie h o m o l o g i c z n e g o . Towarzyszy temu procesowi zmiana grupy sprzężeń odnośnych genów. I to zjawisko było znane przed odkryciem metody chromosomów olbrzy
mich i na podstawie tej metody znalazło całkowite po
twierdzenie — świadcząc o wielkiej wnikliwości i ścisło
ści genetycznego myślenia.
Sprawa lokalizacji genów została jednak najbardziej posunięta naprzód i większość prac lokalizacyjnych zo
stała oparta na zjawisku deficjenęji. Deficjencja jest to ubytek kilku lub kilkunastu genów i może być rozpozna
na drogą badań genetyczno-hodowlanych. Deficjencje również ibyły zinane przed rokiem 1933 i podobnie jak obydwa wyżej wymienione typy zaburzeń chromoso- malnych najpierw zostały opisane na podstawie do
świadczeń genetyczno-hodowlanych, a dopiero po roku 1933 zostały stwierdzone morfologicznie na obrazach mikroskopowych chromosomów olbrzymich.
Do najważniejszych cech deficjencji należy zjawisko t. zw. pseudodominaincji igenów recesywnych, jak rów
nież efekt letalny.
Jak wiadomo geny recesywne dla swego ujawnieni#
się (dla wyrażenia cechy) muszą wystąpić u danego osobnika w postaci homozygotycznej — w wypadku zaś deficjencji normalnego odpowiednika, allelomorfa, wyra
żając się językiem genetycznym, brak jego powoduje wystąpienie cechy recesywnej.
Bfekt letalny definicjencji występuje u samców, jeśli dana deficjencja znajduje się w chromosomie płciowym, względnie (co dotyczy osobników obojga płci) jeśli de
ficjencja znajdzie się w postaci homozygotycznej.
Wskutek te<go mamy w chromosomach olbrzymich z reguły do czynienia z heterozygotyczną formą defi
cjencji. Następstwem tego jest, że z dwu chromosomów wchodzących w somatyczną synapsis (więc homolo
gicznych czyli należących do tej samej pary) jeden jest normalny — zaś drugi posiadający deficjenoję jesi meco krótszy. Ponieważ zaś proces somatycznej synapsis po
lega na tym, że wszystkie homologiczne prążki chromo
somów zlewają się z sobą — przeto w wypadku defi
cjencji otrzymujemy obraz pętli przedstawionej na załą
czonej fotografii.
Pętla ta może być mniejsza lub większa zależnie od rozmiarów deficjencji i w niektórych wypadkach może być tak mała, że staje się bardzo trudna do wykrycia.
Jeżeli jednak badania te zostaną w poszczególnym wy
padku uwieńczone pomyślnym rezultatem—dokładna lo
kalizacja danego genu jest przeprowadzona i wiemy z wielką ścisłością, który prążek odpowiada danemu badanemu genowi.
Drogą badań wymienionych wyżej zaburzeń chromo- somalnych na materiale chromosomów olbrzymich, a zwłaszcza drogą badań deficjencji została przeprowa
dzona dokładna lokalizacja do dziś z górą dla 30 genów.
Między nimi gen na białą barwę oka, na charaktery
styczne wycinanie na skrzydełkach, lub na kształt oka itp. są już dokładnie zlokalizowane. Wyniki te choć są imponujące — przedstawiają jednak znikomo mały uła
mek — jeśli weźmiemy pod uwagę, że ilość genów u drozofili wynosi prawdopodobnie od 5000 do 7000.
Pod tym względem drozofila stoi jednak na caele or
ganizmów zwierzęcych. U zwierząt wyższych — po
znanie grup sprzężeń należy do rzadkich wydarzeń.
Zaś nasza znajomość tych spraw u człowieka jest do
piero muzyką przyszłości...
7
