Explozia diversificarii lumii vii, saltul piramidal intr-un ritm accelerat, de la primitivismul biologic spre trepte tot mai inalte de organizare si specializare in natura vie s-a declansat la inceputul perioadei cambriene, acum circa 600 milioane de ani. Intr-un timp relativ scurt, daca tinem seama ca viata s-a infiripat in urma cu peste 3 miliarde de ani, materia vie a efectuat salturi calitative de o amploare inexistenta pina in paleozoic, determinind aparitia unui imens numar de specii in cadrul celor doua mari regnuri, de o diversitate si varietate nestavilite. Pe langa conditiile oferite de mediul ambiant, se considera ca la realizarea acestei vertiginoase evolutii a vietii au contribuit si alte cauze, indeosebi aparitia sexualitatii si a unor protiste consumatoare (pradatoare).
Pe baza datelor prezentate pana acum, este limpede ca genomul nuclear are dubla provenienta fliogenetica. In alcatuirea lui participa:
a) Un set complet de informatie genetica ancestrala (grupul de gene linkat cu care procariota heterotrofa anaeroba a participat la formarea primelor eucariote (ancestrale) si care s-a perpetuat nealterat la toate organismele vegetale si animale, pe toate treptele filogenezei aerobe).
b) O vasta gama de molecule ADN formate din gene specifice aparute treptat, selectate si acumulate in conditiile aerobiozei, care contin informatia convertibila in structuri diferentiate, exprimind fenotipuri de o extraordinara diversitate.
Programul cibernetico-informational inscris in ADN anaerob (ancestral) se realizeaza in mediu reducator si in hipoxie, iar programul cibernetico-informational continut in secventele de ADN aerob, in mediu oxidativ. Diferentele dintre aceste doua programe cibernetico- informationale inscrise in patrimoniul genetic al celulei eucariote se vadesc concret in desfasurarea ontogenezei, fapt pe care l-am subliniat in materialele publicate de noi cu peste un deceniu in urma. Astfel, este unanim admis astazi ca ontogeneza...repeta in linii mari filogeneza, intr-adevar, si in ontogeneza se constata doua etape: una anaeroba si alta aeroba. Un embrion uman de exemplu, are la inceput o existenta anaeroba. Ulterior el incepe sa foloseasca oxigenul, survenina astfel etapi aereba (O. Udriste. 1965). Ontogeneza celulare (ca si ontogeneza organismului privit ca un tot unitar se desfasoara si ea in cele doua etape mentionate. Ontogeneza celulara incepe din stadiul de celula embrionara nediferentiata si este caracterizata prin cresterea celulara cantitativa, rolul principal revenind diviziunii anaerobe (A. N. Trifanova, 1957), avand la baza mecanismele primitive de autoreglare (Gr. Benetato, 1959) (O. Udriste, 1964) . In aceasta prima etapa are loc o producere intensa de acizi nucleici anaerobi si sinteza proteinelor primitive (O. Udriste, 1965) . ,In prima etapa a ontogenezei nu se poate realiza sinteza ARN (O. Udriste 1962). Celula embrionara normala in prima etapa a ontogenezei creste numai cantitativ, nucleul contine insa informatia genetica (specifica — n.n.) si aceasta va intra in activitate cind conditiile de mediu devin favorabile adica odata cu trecerea de la conditiile reducatoare si hipoxie la conditiile oxidante (O. Udriste. 1962).
Trecerea de la etapa anaeroba a ontogenezei celulare la cea aeroba (adica la etapa de organizare si diferentiere celulara propriu-zisa, determinata de matritele moleculelor de ADN aerobi) este marcata printr-o asa-numita perioada critica in care celulele prezinta o sensibilitate foarte mare fata de actiunile exterioare (O. Udriste, 1965) (104). Aceasta perioada critica (se stabileste imediat dupa diviziunea celulara anaeroba (O. Udriste, 1964 (100). Transmiterea codului continut in ADN la ARNi . . este o transmitere de informatie specifica. ARNi o va conserva si o va transmite in proteinele specifice sintetizate in ribozomi (O. Udriste, 1962) in conditiile aerobiozei, deoarece biosinteza proteinelor specifice se face cu ajutorul energiei rezultate din respiratie (O. Udriste, 1965), deci numai energia ATP- mitocondrial poate asigura mentinerea structurilor" (O. Udriste, 1962) si, spre deosebire de conditiile reducatoare si de hipoxie, atmosfera oxidanta este mai economica pentru obtinerea energiei necesare realizarii si mentinerii structurilor si proceselor biologice in general (Su-Shu-Huang, 1961) (O. Udriste, 1962). Celula vie poate fi interpretata ca fiind un complex cibernetic, care receptioneaza, prelucreaza, stocheaza si transmite informatii, folosind ca vehicul acizii nucleici si proteinele, considerate molecule informationale sau semantide. Dezvoltarea embrionara este si ea guvernata de principiile ciberneticii. Programul care realizeaza procesele morfofiziologice de construire a organismului se desfasoara corespunzator informatiei inregistrate, gratie proceselor de autoreglare a biosintezeior (I. Draghici, 1972), deci putem spune ca dezvoltarea ontogenetica .. . este un fenomen autoreglat (A. Restian, 1977). Faptul ca structura reprezinta informatie, cuprinde informatie codificata (I. Draghici, 1972) (25, pag. 225), si intrucat la cele mai diverse specii dezvoltarea ontogenetica in fazele timpurii (etapa anaeroba) nu are aspectul cresterii calitative, ci rezulta numai celule embrionare nediferentiate, denota ca, asa cum am mentionat mai inainte, programul cibernetico-informational ancestral controleaza cresterea cantitativa nediferentiata si multiplicarea celulara anaeroba, deci nu contine mesajul genetic exprimabil in structuri diferentiate. In schimb, programul cibernetico - informational specific, inscris in moleculele de ADN aerob, contine practic informatia specifica a eucariotei si permite o vasta gama de reprogramari endocelulare ducind la cele mai variate fenotipuri. O cercetare mai detaliata a desfasurarii ontogenezei aduce dovezi valoroase in sprijinul acestor asertiuni. Astfel, pornind de la celula embrionara initiala (celula-ou), care poseda informatiile necesare programelor tuturor celulelor organismului adult, toate celulele unui organism contin aceeasi informatie genetica globala, aceleasi instructaje comune codificate in sortimente identice de molecule ADN. Pe baza acestui vast program cibernetico-informational, incluzind programul ancestral si programul specific, celula isi desfasoara activitatea de crestere si multiplicare, dezvoltare si diferentiere.
In nucleul oului este inscris programul structurilor care urmeaza a fi produse (Fr. Jacob, 1970), insa trebuie sa subliniem ca, pentru realizarea ontogenezei— proces de transformari orientate si antientropic prin esenta lui — nu este folosita intreaga informatie specifica stocata in genomul nuclear. Expresia informatiilor difera de la o celula la alta, dovada ca in cursul diviziunilor celulare succesive au loc reprogramari cibernetice in scopul realizarii unui program diferit pentru fiecare tip celular. Astfel, exista un sistem de reglare si control al expresiei genice, la nivelul transcriptiei si al traducerii mesajelor genetice, care permite genei sa actioneze intr-un anumit moment al ontogenezei in directia specializarii, a diferentierii embrionare. Asadar, putem afirma., cu un mare coeficient de probabilitate, ca celulele specifice sint conditionate de gene diferite (T. T. Frolov). (1977). Din moleculele ADN se transcriu numai anumite gene, acestea intrând in functie intr-o anumita succesiune (Fuller Watson, 1970), deci exista o duplicatie timpurie a unor gene si o duplicatie foarte tardiva a altora (J. M. D. German. .1964). In lumina cronogeneticii (ereditatea timpului biologic), fiecare gena este programata. Gena se exprima nu numai in cele trei dimensiuni ale spatiului, ci si intr-o a 4-a dimensiune, timpul, in asa-numita perioada a genei, adica timpul in care o unitate ereditara isi manifesta actiunea (L. Gedda si G. Brenci, 1975). Din molecula ADN specific (aerob) se transcriu, deci, numai genele care codifica proteinele in momentul respectiv. Unele gene actioneaza in timpul vietii intrauterine, altele dupa ani de zile de la nastere. Exista o interrelatie dialectica intre gene si citoplasma, cu rol fundamental in diferentierea celulara (V, Preda, 1970), citoplasma efectuind un control riguros asupra expresiei nucleare (R. Briggs si T. J. King, 1952; J. B. Guirdon, 1963; H. Harris, 1966, 1967), realizindu-se astfel o selectie a informatiei genetice nucleare prin mecanisme fine de feed-back (legatura inversa). Diferitele tipuri de celule ale unui organism reprezinta tot atitea modele de expresie genica, fenotipuri celulare diferite ale aceluiasi genotip. Datorita vastei game de tipuri de proteine structurale si enzime existente intr-un organism uman, Formula antigenica a fiecarui om in parte reprezinta practic o individualitate (I. I. Lorie, 1959) , astfel ca Probabilitatea ca doi indivizi sa fie exact de acelasi fenotip este atit de mica, incit nu este suficient nici macar numarul total al indivizilor de la inceputurile speciei umane pina acum (T. Manta, 1971). Deci fiecare organism are un univers genetic propriu, care va face din individ un unicat (C. Maximilian, 1974).
Pentru inducerea si mentinerea varietatii si diferentierii celulare, unidirectionala si bine determinata, se utilizeaza numai 10—20% (aceasta reprezentând eucromatina genetic-activa) din materialul genetic-informational specific global, celelalte elemente (unitati) de informatie ereditara (gene) fiind inhibate (represate, blocate), unele temporar, altele definitiv (heterocromatina inactiva, nefunctionala). Deci pentru fiecare fenotip celular functioneaza numai un numar limitat si specific de gene, restul raman represate, inactive. Tehnicile de hibridare a acizilor nucleici au pus in evidenta atit diferente genetice intre specii distantate in scara filogenezei (de pilda, ADN din bacterii reactioneaza slab cu ADN al vertebratelor), cat si omologia genetica (structura complementara) a unor portiuni din catenele polinucleotidice la diferite specii. De exemplu, vertebratele contin segmente de ADN comune (omologie de secventa nucleotidica) pastrate aproape intacte de-a lungul procesului istoric de formare si evolutie a acestor specii (peste, soarece, sobolan, cobai, hamster, maimuta, om), in seria vertebratelor, ADN uman se leaga cel mai bine cu ADN de maimuta. Un studiu comparat al cariotipurilor omului si cimpanzeului, efectuat foarte recent de cercetatorii francezi Turicau si Grouchy a stabilit ca cea mai mare parte a cromozomilor umani au omologi la cimpanzeu, socotiti ca atare in raport cu existenta unor identitati in topografia benzilor. S-a dovedit ca numai 80% din garniturile ADN apartinând mamiferelor nu hibrideaza, iar restul de 20% hibridabil reprezinta o fractiune de vertebrate (gene comune acestor specii carora le determina si le conserva caracteristicile de vertebrate) (Hoyer, Mc Carthy si Bolton. 1964).
Asadar, materialul genetic concentrat in nucleele organismelor aerobe actuale nu a aparut dintr-o data, nu isi are originea in aceeasi perioada la scara timpului geologic. La setul de gene ancestrale perpetuat de la procariota heterotrofa anaeroba s-au adaugat treptat — in conditiile mediului oxidativ — noi gene, augmentând cantitativ, dar si calitativ, specific, patrimoniul genetic al eucariotelor. Replicarea asincrona — in perioada S, de sinteza a ADN — a diferitelor regiuni (eucromatice si heterocromatice) ale aceluiasi cromozom, cit si ale diferitilor cromozomi apartinind aceluiasi genom poate constitui o marturie asupra dublei origini filogenetice, asupra perioadei de aparitie in decursul timpului geologic, ancestral sau mai recent, a substantei genetice cromozomale. In evolutia ontogenetica, intrarea in activitate a genelor se face, deci, intr-o anumita ordine, respectata cu mare strictete, in functie de aparitia lor in filogeneza, fiindca numai in acest mod ontogenia poate repeta (in rezumat, bineinteles) filogenii, programul este insa programul speciei (C. Maximilian, 1974). Precum vom vedea in capitolul urmator al lucrarii do fata. in etapa ontogenezei anaerobe participa intregul set de gene ancestrale, nefiind posibile reprogramari ciber¬netice, adica aparitia de tipuri celulare diferite. Expresia ferrotipica nediferentiata a. celulelor in faza timpurie (anaeroba) a ontogenezei. indiferent de specia cercetata, atesta ca banda-program ancestrala, prin continutul sau informational, este comuna eucariotelor actuale. in etapa ontogenezei aerobe insa, din stocul genic specific, intra in actiune 10—20% (adica eucromatina genetic activa), exprimarea genica reaiizindu-se atit in cele trei dimensiuni ale spatiului, cit si in functie de factorul timp. adica de asa-numita .perioada a genei, proprie fiecarei gene cu functii speciale.