Εισαγωγή: Εννοιολογικό πλαίσιο

(Βιολογικές και Εξελικτικές προσεγγίσεις)

Ζωή - Ηθική - Βιοηθική

«Εν Αρχή ην ο λόγος…»

Ο Λόγος ως Γλώσσα... ?

Ο Λόγος ως Σκέψη - Νοημοσύνη… ?

Ο Λόγος ως Κλάσμα… ?

Ο Λόγος ως Επιστημονική Προσέγγιση… ?

ΒΙΟΛΟΓΙΑ: Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ

Τι είναι όμως Ζωή ?

Πως μπορούμε να παρατηρούμε, και ταυτόχρονα να είμαστε Παρατηρούμενοι ?

Η αντίληψη του ανθρώπου για τη ΦΥΣΗ και το εαυτό του καθορίστηκε από την ικανότητά του να δίνει περιεχόμενο στην

έννοια το χρόνου.

• Εγκέφαλος: Δομή και λειτουργία

• Αύξηση και διεύρυνση Ικανοτήτων

(Αύξηση – Τμηματοποίηση – Σύνθεση – Ικανότητα Πρόβλεψης)

Γιατί όλοι οι Πολιτισμοί θέτουν το ζήτημα της ΜΕΤΑ- ΘΑΝΑΤΟ ΖΩΗΣ και της ΜΕΤΑΦΥΣΙΚΗΣ ΥΠΑΡΞΗΣ

δυνάμεων που κυβερνούν την ΖΩΗ των ανθρώπων ?

Όλα τα ανθρώπινα πλάσματα στη γη έχουν την ίδια ικανότητα αντίληψης, ως βάση και βιολογική προϋπόθεση της επιβίωσης/αναπαραγωγής τους.

Το παράδειγμα της ανεξάρτητης «ανακάλυψης» και μετέπειτα ανάπτυξης, της Γεωργικής δραστηριότητας σε τρία διαφορετικά σημεία του Πλανήτη αποδεδειγμένα χωρίς επικοινωνία/ανταλλαγές μεταξύ τους.

15-12.000 χρόνια πριν.

Ινδία – Μεσοποταμία – Αίγυπτος (Σιτάρι – Ρύζι)

Κίνα (Κίτρινος Ποταμός) (Κεχρί – Ρύζι)

Μεσοαμερική (Μεξικό) Καλαμπόκι - Νεροκολοκύθες

Περίοδος Περιγραφικής Προσπάθειας

Η συστηματοποιημένη Καταγραφική προσπάθεια συμβαδίζει με την ανάπτυξη της χρήσης συμβόλων ως μέσο επικοινωνίας.

(Γραφή και Αλφάβητο)

Η Σχολή του Ιπποκράτη στην Κω (500 – 350 π.χ): Τα πρώτα στοιχεία Εμβρυολογίας, Οικολογίας, Βοτανοθεραπείας, Ιατρικής. Βασική Ιδέα: Η συστηματική παρατήρηση είναι αυτή που παράγει γνώση για τα αίτια και την πρόβλεψη – θεραπεία.

Αριστοτέλης (384-322 π.χ): Ο Πατέρας όλων των θετικών Επιστημών: Τα γεγονότα είναι πραγματικά, οι Ιδέες αλλάζουν.

Θεόφραστος (372-288): Ο πρώτος Συστηματικός Βοτανολόγος (Ταξινόμηση Φυτών)

Γαληνός (129-201 μ.χ): Συστηματοποίηση των γνώσεων Ανατομίας – Φυσιολογίας, ανάπτυξη Ιατρικής

Περίοδος Παγιοποίησης - Συντήρησης

Ο Μεσαίωνας δεν είναι τίποτα άλλο παρά η δογματική Παγιοποίηση των Ιδεών του Αριστοτέλη και η Ανάπτυξη Κυριαρχία του Δογματικού Χριστιανισμού.

Η Αναγέννηση αναγγέλλει την εκ νέου ανάπτυξη των Επιστημών μέσα από ένα πνεύμα φόβου και νέων ανακαλύψεων.

17ος αιώνας: Ανακάλυψη Μικροσκοπίου – Τηλεσκοπίου

Διεύρυνση της Ικανότητας Παρατήρησης

Εμφάνιση της Επιστημονικής Μεθόδου

Αρχή της Βιολογίας ως αντικείμενο επιστημονικής έρευνας.

Περίοδος Νεωτερισμών και ανακαλύψεωνHooke (1635 – 1703): Εμφανίζεται ο όρος Κύτταρο

Λινναίος (1707 – 1778): Ταξινόμηση φυτών και ζώων στη βάση κοινών χαρακτηριστικών

Wolff (1738 – 1794): Αναθεώρηση της Θεωρίας του προσχηματισμού: Η ανάπτυξη των οργάνων ξεκινά από αδιαφοροποίητο ιστό (όχι «ξεδίπλωμα» προσχηματισμένων οργάνων)

Scleiden (1804 – 1881), και Schwan (1810-1882): Γενικευμένη Θεωρία Κυττάρου

Von Baer (1811 – 1902): Βιογενετικός Νόμος: Η ανάπτυξη της γενικότητας προηγείται της εξειδίκευσης. «Τα γενικά

χαρακτηριστικά των οργανισμών εμφανίζουν ομοιότητα μορφής από τις κατώτερες στις ανώτερες μορφές ζωής».

Humumculus: Η θεωρία του Προσχηματισμού (Παράκελσος)

Haeckel (1834 – 1919): Η οντογένεση είναι η περιληπτική ανακεφαλαίωση της φυλογένεσης

Μέχρι αυτό το Στάδιο είναι άγνωστες οι συσχετίσεις:

Οργανικά Μόρια : Δομή : Λειτουργία : Καταγωγή και Ανάπτυξη οργανιδίων.

ΚΥΡΙΑΡΧΟΥΝ στους Επιστημονικούς Κύκλους

O Βιταλισμός

(Τα ζωικά συστήματα έχουν θεϊκό σκοπό – Τελεονομία)

ΚΑΙ Η Μηχανιστική Εξήγηση

(του σύμπαντος και των Ζώων/Φυτών -Εκτός του Ανθρώπου-)

Ωστόσο,

Το σπέρμα του διαφορετικού και της ανανέωσης προέρχονται από αυτό το στάδιο !! (ως μειοψηφούσες, “εκκεντρικές” ιδέες)

Lamarck (1744 –1829): Τα είδη στην προσπάθειά τους να προσαρμοστούν στο περιβάλλον τους, τροποποιούνται βαθμιαία και αλλάζουν μορφή στον χρόνο (Κληρονομικότητα των επίκτητων χαρακτηριστικών).

Malthus (1766 – 1834): Ο πληθυσμός εξισορροπείται ανάλογα με τα τροφικά διαθέσιμα.

Erasmus Darwin (1781 – 1826):Τα είδη ανταγωνίζονται μεταξύ τους και έτσι τροποποιείται η μορφή τους στο χρόνο.

Lyell (1797 – 1875): Αρχές της Γεωλογίας, έθεσε το χρονικό πλαίσιο μέσα στο οποίο παρατηρούνται οι μεγάλες αλλαγές στον

φλοιό της γης και μετέθεσε πίσω στον χρόνο τις ερμηνείες της «Γένεσης».

Pasteur (1822 – 1895): Απέδειξε ότι οι ζυμώσεις δεν είναι απλές χημικές διεργασίες αλλά οφείλονται σε μικροοργανισμούς.

Ο Charles Darvin (1809 – 1882) Α. R. Wallace (1823 – 1913): έθεσαν τα βασικά στοιχεία της Εξελικτικής Θεωρίας (Εξέλιξη με τη δράση Φυσικής Επιλογής)

Οι οργανισμοί που ζουν σήμερα προήλθαν από άλλους πολύ

διαφορετικούς οργανισμούς του παρελθόντος.

Οι εξελικτικές αλλαγές ήταν λίγο-πολύ βαθμιαίες, έτσι που αν

μαζεύονταν όλοι οι κάτοικοι της γης του παρελθόντος και του

παρόντος θα παρουσιάζονταν μια αρκετά πλήρης σειρά.

Όπως ψάχνει κανείς στο παρελθόν διαπιστώνει ότι μερικές

εξελικτικές γραμμές είναι αποκλίνουσες και ότι πολλά είδη του

σήμερα, προήλθαν από όλο και λιγότερα προγονικά είδη.

Όλες οι αλλαγές ήταν το αποτέλεσμα αιτίων που εξακολουθούν να

υπάρχουν και σήμερα και έτσι μπορούν να μελετηθούν πειραματικά.

ΤΙΠΟΤΑ ΣΤΗΝ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

ΔΕΝ ΕΧΕΙ ΝΟΗΜΑ ΠΑΡΑ

ΜΟΝΑΧΑ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ

ΦΩΣ ΤΗΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ !!

ΥΠΗΡΧΕ ΑΠΟ ΠΑΝΤΑ ΖΩΗ ΣΤΗ ΓΗ ?Ανεξάρτητα από φιλοσοφικές αναζητήσεις

(Γιατί και με ποιο σκοπό ?)

Η επιστημονική σκέψη θέτει ερωτήσεις: Από Πότε και Πώς ?

1. Χημειογενετική περίοδος

Συνθήκες Μέγιστης θερμοκρασίας έως την Δημιουργία της Πανγαίας, από ένα αρχικό «πύρινο» σώμα.

Το πείραμα του Miller: Μεθάνιο + Αμμωνία + Νερό + Υδρογόνο + Ηλεκτρικές εκκενώσεις = Δημιουργία Αμινοξέων: Δεν υπάρχει αξεπέραστο σύνορο μεταξύ Οργανικών (Ζωής) και Ανόργανων (Νεκρής Ύλης) ενώσεων, φτάνει να υπάρχει μια πηγή ενέργειας και κατάλληλες συνθήκες.

Το Πρώτο βήμα: Οργανικά Μόρια (Κοινά συστατικά Ζωής)

2. Βιογενετική περίοδος

Οργανικά Μόρια /Βιολογικά συστήματα

• Πρωτεϊνικά μόρια εμφανίζουν σε συγκεκριμένα διαλύματα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και (δηλ. Κολλοειδείς ιδιότητες) Μεμβρανικά συστήματα.

• Οι μεμβράνες διαφοροποιούν το εσωτερικό με επιλεκτικές ιδιότητες, διαφορετικών συγκεντρώσεων στη μία (έσω) και στη άλλη (έξω) πλευρά.

• Συσσωματώματα στο εσωτερικό ρυθμίζουν αντιδράσεις αύξησης και στη συνέχεια σπάσιμο ή «διαίρεση».

• Ορισμένα συσσωματώματα (οργανικά μόρια πολύπλοκης δομής και μεγάλου μοριακού βάρους) απέκτησαν την ιδιότητα να αντιγράφουν τον εαυτό τους.

• Από την στιγμή που δημιουργήθηκε αυτή η δυνατότητα, κυριάρχησε πάνω στην πορεία της αναπαραγωγής τους.

• Μονοφυλετική και Φυλετική αναπαραγωγή (πολύ αργότερα).

3. Nοογενετική περίοδος

Γένεση οργανισμών συνειδητής και ενεργητικής διαχείρισης του Περιβάλλοντος μέσα στο οποίo ζουν (Μόνο ο άνθρωπος ?)

Η ύπαρξη και η συνέχιση της Ζωής δεν στηρίχθηκε σε επαναλαμβανόμενες

εμφανίσεις. Προέκυψε από την αρχή της εμφάνισής της (άπαξ και μία μόνο

φορά) και το διαρκές και μόνιμο ξεδίπλωμα των ιδιοτήτων της που

εμφανίζεται Εξελικτικά.

Επιβίωση (αύξηση, ανάπτυξη) -τουλάχιστον- μέχρι την αναπαραγωγή

Αναπαραγωγή: δημιουργία απογόνων (όμοιων ή σχετικά όμοιων ατόμων)

Η Αναπαραγωγή εμφανίζεται σαν αυτοσκοπός των ζωντανών συστημάτων

και είναι ο παράγοντας της συνέχισης και της διατήρησης της Ζωής

Γενικευμένοι Οργανισμοί: (Μεγάλο εύρος συνθηκών)

Εξειδικευμένοι Οργανισμοί: (Μικρό εύρος συνθηκών)

Ενδείξεις για Κοινή Καταγωγή όλων των έμβιων όντων στη Γη

1. Η Χημική σύσταση των ζωντανών οργανισμών (επιλεκτική συσσώρευση χημικών στοιχείων)

2. Δομή και λειτουργία κυτταρικής μεμβράνης

3. Δομή και λειτουργία του κυττάρου

4. Οργανίδια (Ευκαριωτικό Κύτταρο: Χλωροπλάστες/Μιτοχόνδρια

5. Γενετικό υλικό (Δομή και λειτουργία)

6. DNA: Κεντρικό δόγμα της Βιολογίας (Γενετικός κώδικας)

Τα βασικά χαρακτηριστικά του «φαινομένου της ζωής» πάνω στον πλανήτη μας, είναι κοινά και επαναλαμβανόμενα σε όλες τις μορφές ζωής (πάνω από 1 εκατομμύριο είδη) και παρά τις εξελικτικές τους διαφοροποιήσεις, μας οδηγούν στην υιοθέτηση ενός «κοινού σχεδίου ζωής» που άρχισε στο παρελθόν και διατηρείται εξελικτικά μέχρι σήμερα από έναν κοινό πρόγονο.

Η θεωρία της Βιολογικής Εξέλιξης αναπτύσσεται από το 1850 έως τις μέρες μας και ανανεώνεται συνεχώς (Charles Darwin και Alfred Wallace)

Ερμηνεύει την απέραντη ΠΟΙΚΙΛΙΑ των οργανισμών (είτε ζουν, είτε έχουν εκλείψει), και την ΟΜΟΙΟΤΗΤΑ μεταξύ ομάδων οργανισμών.

Η γενική θεωρία της εξέλιξης προτείνει ότι όλα τα έμβια όντα (πάνω από 1 εκατομμύριο αρτίγονα είδη) προέρχονται από έναν κοινό πρόγονο.

Οι διαφορές μεταξύ των οργανισμών είναι το αποτέλεσμα, αργής και βαθμιαίας διαδικασίας συσσώρευσης, μικρών αλλαγών από μια αρχική μορφή (τον κοινό πρόγονο).

Οι ομοιότητες μεταξύ των οργανισμών εξηγούνται από την κοινή τους καταγωγή.

Όσο πιο όμοιοι είναι δύο οργανισμοί, τόσο πιο κοντά στον χρόνο (πρόσφατα) μοιράζονται έναν κοινό πρόγονο.

Η Θεωρία της Εξέλιξης (… με λίγα λόγια)

Εξελικτική Οπτική των Φαινομένων της Ζωής (Τίποτα στη Βιολογία δεν έχει νόημα, παρά μόνο

κάτω από το φως της Εξέλιξης)

Δ ο μ ήκ α ι

Ο ν τ ο γ έ ν ε σ η

Λ ε ι τ ο υ ρ γ ί αΠ ρ ο σ α ρ μ ο σ τ ι κ ή α ξ ί α

" Κ α τ α λ λ η λ ό τ η τ α "

Ε ξ ε λ ι κ τ ι κ ή Π ο ρ ε ί αΓ ε ν ι κ ώ ν κ α ι

Ε ξ ε ι δ ι κ ε υ μ έ ν ω νΠ ρ ο σ α ρ μ ο γ ώ ν

Φ υ λ ο γ ε ν ε τ ι κ ή Θ έ σ η

Η Εξελικτική διαδικασία μοιάζει περισσότερο σαν ένα δένδρο, παρά σαν μια σκάλα από τον «κατώτερο στον ανώτερο».

1. Τα Χημικά στοιχεία των οργανισμών και της Ζωής

1. Τα πειράματα του S. Miller (1953)

Η Συσκευή του Miller

4 αέρια:Μεθάνιο - ΑμμωνίαΝερό - Υδρογόνο

Ηλεκτρικές Εκκενώσεις

Σχηματισμός Αμινοξέων

(συστατικό των Πρωτεϊνών) !!!!

Χωρίς Πηγή ενέργειας δεν υπάρχει σχηματισμός οργανικών ενώσεων !!!

Προσομοίωση Πρωτόγονης Ατμόσφαιρας: «Αυθόρμητη» σύνθεση οργανικών μεγαλομορίων απουσία μικροοργανισμών και οξυγόνου.

2. Δομή και λειτουργία κυτταρικής μεμβράνης

Το σύνορο της Οργανικής και Ανόργανης ύλης

Φωσφολιπίδιο

Υδρόφιλο Τμήμα

Υδρόφοβο Τμήμα

«Αυθόρμητη» Διάταξη Φωσφολιπιδίων στο Νερό

Διάτάξη Μεμβράνης

Διπλόστοιβη Μεμβράνη Φωσφολιπιδίων

Διπλόστοιβη Μεμβράνη Φωσφολιπιδίων που έχει ενσωματώσει πρωτεΐνες

Το Μοντέλο Μεμβράνης Ρευστού Μωσαϊκού Ρευστού Μωσαϊκού (για όλους τους οργανισμούς!!!)

3. Δομή και λειτουργία του κυττάρου

Προ-καρυώτες (Χωρίς πυρήνα – Μη διαμερισματοποίηση – Ενιαίο κυκλικό DNA, βοηθητικό γενετικό υλικό «Πλασμίδιο») Ευκαρυώτες (Πυρήνας – Εσωτερικές μεμβράνες – DNA πακεταρισμένο σε ξεχωριστά κομμάτια, μιτοχόνδριο, χλωροπλάστες)

Ενεργειακό μοντέλο (Ενσωμάτωση, Χρήση, Αποθήκευση, παραγωγή):Αρχαϊκά Βακτήρια - Βακτήρια - Φυτά - Ζώα

Φυτά: Φωτοσύνθεση, ενζυμικό σύστημα, μετατροπή ηλιακής ενέργειας σε χημική ενέργεια (Αυτότροφοι οργανισμοί)

Ζώα: Πηγή ενέργειας: Υδατάνθρακες – Λίπη – Πρωτεΐνες (Ετερότροφοι)Αποθήκευση και Χρήση Ενέργειας: ΑΤΡ

Αναπαραγωγικό μοντέλο:Μειωτικές και Μιτωτικές διαιρέσεις (Αναδιπλασιασμός και κατανομή του γενετικού υλικού σε δύο, ή τέσσερα νέα κύτταρα)Αναδιπλασιασμός (Δημιουργία αντιγράφων – Κλωνοποίηση)Φυλετική αναπαραγωγή («Μίξη» Φυλετικών Χρωμοσωμάτων).

Από 2n σε 2n

1η Κυτταρική Διαίρεση: Τα ομόλογα χρωμοσώματα ξεχωρίζουν στα θυγατρικά κύτταρα

2η Κυτταρική Διαίρεση: Οι Χρωματίδες ξεχωρίζουν στα θυγατρικά κύτταρα

Χρωμοσώματα (Α)

Αδελφές Χρωματίδες (Α1)

Διπλοειδή (Β)

Ψεδοτετραπλοειδή (C)

Ψευδοδιπλοειδή (D)

Απλοειδή (Ε)

Διπλασιασμός DNA (F)

Κεντριόλια (G)

Μειωτική άτρακτος (Η)

Πρώτη Μειωτική Διαίρεση (Ι)

Δεύτερη Μειωτική Διαίρεση (J)

Ωάρια Σπερματοζωάρια

FA

B

C

A1

D A1EA

G

I

J

Κύτταρα…Προκαρυωτικά

Βακτήρια

Staphylococcus aureus

Escherichia coli

Vibrio cholerae

Κύτταρα… Ευκαρυωτικά (Οργανωμένος Πυρήνας)

4. Οργανίδια (Ευκαρυώτες)

Δικό τους γενετικό υλικό !! (Συμβιωτικά Βακτήρια ?)

Χλωροπλάστες: Φωτοσύνθεση

Μιτοχόνδρια: Κυτταρική Αναπνοή

Φυτικό Κύτταρο

Χλωροπλάστες

Ζωικό Κύτταρο

Μιτοχόνδριο

5. Γενετικό υλικό (Δομή και λειτουργία)

(DNA):α) Συντηρητής Σταθερότηταςβ) Παράγοντας της Αλλαγής

1. Διπλασιασμός (Αντίγραφα)2. Αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων

πληροφορίας3. Προγραμματισμός της έκφρασης των

πληροφοριών (Πρωτεϊνοσύνθεση)4. Δυναμικό αλλαγής (Εξέλιξη)

Δομή Νουκλεϊνικών Οξέων (DNA & RNA)

•Νουκλεοτίδιο (επαναλαμβανόμενη Δομή)•Φωσφορική ομάδα

•Σάκχαρο (Πεντόζες: Ριβόζη και Δεόξυριβόζη)

•Αζωτούχος Βάση (Α, Τ, C, G όπου Α στο RNA, αντικαθίσταται από U) Α

Τ

G

C

T

Α

C

G

Αδενίνη (Α) Θυμίνη (Τ)

Γουανίνη (G)

Κυτοσίνη (C)

A + T 2 Δεσμοί Υδρογόνου

G + C 3 Δεσμοί Υδρογόνου

2 αντιπαράλληλες & συμπληρωματικές

αλυσίδες

Κάθε φωσφορική ομάδα συνδέει τον 3΄ C ενός σακχάρου, με το 5΄ C του επόμενου

Τα ζεύγη των συμπληρωματικών βάσεων σχηματίζουν δεσμούς Η, οι οποίοι συγκρατούν τις αλυσίδες DNA μεταξύ τους ενωμένες

2 αντιπαράλληλες & συμπληρωματικές

αλυσίδες

2 αντιπαράλληλες & συμπληρωματικές

αλυσίδες

Διπλασιασμός (Αντίγραφα)

Πρωτεϊνοσύνθεση

Μεταγραφή

Μετάφραση

AATGCCGATGCAATTAATTTACGGTATCGTTAATTA

A΄ Κλώνος DNA

Β΄ Κλώνος DNA

Μεταγραφή (σε mRNA) του Α΄

AATGCCGATGCAATTAATUUACGGCUACGUUAAUUA

mRNA

Κάθε Τριάδα (Αζωτούχες Βάσεις) = 1 αμινοξύ

ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ

Μετάφραση

Γενετικός Κώδικας

6. DNA: Κεντρικό δόγμα της Βιολογίας (Γενετικός κώδικας)