Evolutie Is Niet Willekeurig (Ten Minste Niet Helemaal)

{h1}

Evolutionaire mutaties zijn niet willekeurig, suggereert een nieuwe studie, maar zijn een inherente eigenschap van het dna zelf en de noodzaak om de eiwitstructuur en -functie te behouden.

Evolutie wordt vaak gezegd "blind" te zijn, omdat er geen externe kracht is die de natuurlijke selectie begeleidt. Maar veranderingen in genetisch materiaal die op moleculair niveau voorkomen, zijn niet helemaal willekeurig, suggereert een nieuwe studie. Deze mutaties worden geleid door zowel de fysieke eigenschappen van de genetische code als de noodzaak om de kritische functie van eiwitten te behouden, aldus de onderzoekers.

DNA bestaat uit een reeks letters, of aminozuren, die coderen voor eiwitten, de structuren die belangrijke taken in cellen uitvoeren. Conventionele wijsheid stelt dat evolutie plaatsvindt door willekeurige mutaties die een individueel organisme beter in staat stellen om te overleven en zich te reproduceren, volgens natuurlijke selectie.

In de studie, gepubliceerd op 30 september in het tijdschrift Royal Society Open Science, hebben visserijbiologen Michael Garvin en zijn collega Anthony Gharrett van de University of Alaska Fairbanks in Juneau onderzocht of deze mutaties echt willekeurig waren. [Het menselijke genoom ontrafelen: 6 moleculaire mijlpalen]

Vastgelopen bij herhaling

In een eerdere studie analyseerden Garvin en zijn collega's het DNA van een aantal soorten die coderen voor een complex van eiwitten waarvan het de taak is om ATP te produceren, het energierijke molecuul dat cellen van stroom voorziet. Veranderingen in deze stukjes DNA maken het mogelijk dat een soort zich aanpast aan zijn omgeving, dus er wordt gezegd dat ze onder "positieve selectie" vallen.

Op een dag ging Garvin een DNA-sequentie voor zalm in zijn computer binnen, maar hij bleef de reeks verkeerd typen, omdat er zoveel herhalingen van dezelfde twee letters in het DNA waren, bijvoorbeeld 'CACACACA', zei hij. Deze letters stonden pal naast een positief geselecteerde site. Hij vroeg zich af of de cel misschien dezelfde fout maakt bij het kopiëren van de herhaalde reeks als deze het DNA repliceert, bijvoorbeeld met het verkeerde aantal 'CA's' bijvoorbeeld. (Deze herhalingen zelf zijn geen fouten, maar fouten kunnen worden ingevoerd bij het kopiëren.)

"Het is net alsof je je shirt 's ochtends dichtknoopt als je moe bent en je één knop mist," zei Garvin. "Alles staat eraf en er zit een lus in je shirt en je moet het nu repareren. Deze lus is analoog aan het DNA dat gerepareerd moet worden," zei hij.

Wanneer de cel "de knopen aan het bevestigen is", heeft het DNA meer tijd om te muteren - een fenomeen dat misstapeling met een slipstreng wordt genoemd. Dus deze herhalingen - een fysieke eigenschap van het DNA - beïnvloeden de mutatiesnelheid, aldus de onderzoekers.

Maar zelfs als een deel van het DNA muteert, kan de reeks aan weerszijden ervan, die de herhaalde sectie bevat, niet te veel veranderen of werkt het eiwit niet goed. De sequentie zou normaal gesproken muteren totdat de herhaling verdwenen was, maar de noodzaak om de sequentie te behouden zodat het eiwit nog steeds werkt, voorkomt dat de herhalingen worden geëlimineerd. Het resultaat is een "mutationele hotspot" tussen stabiele DNA-sequenties, zei Garvin.

Niet-willekeurige krachten

In de nieuwe studie keken de onderzoekers naar alle DNA-sequenties onder positieve selectie (of naar die die een organisme helpen zich aan te passen aan zijn omgeving), om te zien of ze in de buurt van een herhaalde reeks waren. Ze vonden dat 97 procent van de sites waren.

Om erachter te komen of andere DNA-sequenties die geen positieve selectie ondergaan, ook op deze manier muteren, identificeerde Garvin alle herhaalde sequenties in het DNA van de bestudeerde soort. Hij ontdekte dat 60 procent van alle muterende sites zich naast een herhaling bevonden.

"Dus uiteindelijk is de meeste mutatie niet willekeurig, tenminste voor de DNA-sequenties die we hier hebben geanalyseerd," zei Garvin. Integendeel, het is een combinatie van twee tegengestelde krachten - de verkeerde koppeling tijdens de DNA-replicatie en de noodzaak om de functie van een eiwit te behouden, zei Garvin.

De bevindingen zouden kunnen verklaren waarom evolutie veel sneller gebeurt dan wanneer mutaties in feite totaal willekeurig zouden zijn, aldus de onderzoekers. De herhaalde sequenties kunnen ook nodig zijn voor de evolutie, zeiden ze.

Bijvoorbeeld, genetische diversiteit op deze DNA-locaties kan soorten helpen zich aan te passen aan veranderingen in de beschikbaarheid van voedsel en andere bronnen die het gevolg kunnen zijn van klimaatverandering, zei Garvin. Deze herhaalde sequenties kunnen dus worden gebruikt als een voorspeller voor hoe een populatie zal reageren op veranderingen in de omgeving.

Opmerking van de uitgever: Dit artikel is bijgewerkt om 10:09 ET, 2 oktober, om de fout te verduidelijken die cellen maken bij het kopiëren van herhalende DNA-reeksen.

Volg Tanya Lewis op tjilpen en Google+. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: How Evolution works.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com