dna

Meer over DNA

Hoe werkt DNA?

Een relatief klein deel van het DNA bevat genen die voor eiwitten coderen. Die genen worden gereguleerd door andere genen: sommige van die genen coderen voor regulerende eiwitten, andere voor regulerend RNA. Een ander deel van het DNA wordt gebruikt om te coderen voor transport-RNA en ribosomaal RNA (hulp-RNA bij het bouwen van eiwitten). Soms zijn er grote hoeveelheden van bepaalde eiwitten nodig: dan zijn de genen vaak in meervoud aanwezig. Mutaties in die genen hebben geen effect: er blijven genoeg werkende exemplaren over. Dat betekent ook dat natuurlijke selectie op die genen geen effect heeft.

Ook is gebleken dat voor veel belangrijke eigenschappen er back-up systemen aanwezig zijn in het genoom - als een bepaald programma beschadigd raakt, kan een ander het overnemen. Monofylisten stellen dat zulke redundante (overbodige) genen ontstaan zijn door verdubbeling van genen en dat ze makkelijker kunnen muteren om zo nieuwe eigenschappen te vormen, omdat natuurlijke selectie er geen vat op heeft. Met drie voorspellingen kunnen we deze theorie controleren:

  1. Simpele organismen zullen dan minder genen hebben (maar het aantal eiwit-coderende genen is in alle organismen ongeveer gelijk)
  2. Redundante genen zouden terug te voeren moeten zijn op het maken van een kopie van een ander gen (in gist vinden we twee genetisch verschillende programma s voor dezelfde biologische functie)
  3. Redundante genen zullen sneller muteren (maar dat blijkt nergens).

 

Multi-purpose genoom

Er is ontdekt dat niet overal in het genoom mutaties makkelijk ontstaan - dat gebeurt vooral op zogenaamde hotspots. Peter Borger (zie link) betoogt dat kleine genetische elementen (spring-DNA) ervoor zorgen dat bepaalde genetische programma s al of niet worden aan-geschakeld: ze kunnen ervoor zorgen dat bepaalde verborgen programma s ineens actief worden, waardoor een bepaald organisme zich aan kan passen aan een andere omgeving. Dat spring DNA zorgt zo voor adaptieve radiatie zonder dat er nieuwe genen worden toe-gevoegd. Het lijkt meer op herschikken van wat er al is.

Als verborgen programma s en redundante genen niet worden gebruikt, kunnen ze stuk gaan of zelfs verdwijnen: het use-it-or-lose-it principe. Dat is degeneratie: er gaat informatie verloren. Zo zullen verwante soorten wel op elkaar lijken, maar in bepaalde opzichten gene-tisch van elkaar verschillen doordat ze niet dezelfde (al aanwezige) programma s gebruiken en de overbodige systemen zijn kwijtgeraakt.

Je zou dus kunnen stellen dat een basistype begint met het DNA van een generalist: het kan nog in veel omstandigheden worden gebruikt. Door adaptieve radiatie kunnen meer-dere soorten ontstaan, die allemaal een ander deel van het genoom kwijt zullen raken: ze worden meer specialisten. Denk aan spinnen die generaties in grotten leven: ze hebben hun ogen niet nodig en raken dat kwijt. Planten in de tropen maken gebruik van het C4-systeem voor de fotosynthese, terwijl in de gematigde streken het C3-systeem wordt gebruikt. Sommige plantensoorten hebben nog steeds beide systemen en sommige gebruiken het ene en hebben het andere nog rudimentair in het genoom.

 

DNA en afstamming

Met een nauwkeurige bestudering van het DNA kunnen we proberen een fylogenetische stamboom op te stellen, maar in de praktijk is dat lastig. Er zijn al veel verschillende stam-bomen op te stellen - bijna elk jaar lijkt die te veranderen. Zoals de New Scientist kopte in 2009: Darwin was wrong. Hoe de stamboom eruit ziet, hangt af van welke genen je gebruikt om hem te construeren en vele stambomen zien er heel anders uit dan we op grond van anatomische studie zouden verwachten. Misschien moeten we zo'n stamboom vergelijken met een fata morgana: als je dichterbij komt, verdwijnt die in het niets.

Dat geldt ook voor de afstamming van de Mens. Sommige genen wijzen de Chimpansee als nauwste verwant aan, andere de Gorilla, weer andere de rat of ... Cytochroom C is zo'n voorbeeld: dit eiwit is van groot belang in het systeem van de cel-ademhaling (de verbran-ding) en daarin stemmen we duidelijk het meest overeen met de ratelslang.

 

De oorsprong van virussen

De rol die sping-DNA kan spelen in adaptieve radiatie en soortvorming, zet de vraag naar de oorsprong van virussen in een ander licht. Met name RNA-virussen zouden ontspoorde spring-DNA-elementen kunnen zijn. Sommige typen spring-DNA zijn daarvoor goede kandidaten: ze worden door velen endogene retrovirussen genoemd. Genetische analyse van RNA-virussen laat zien dat ze later zijn ontstaan dan hun gastheren - dat maakt het logisch dat ze uit hun gastheren zijn ontstaan.

Deze typen spring-DNA worden eerst vertaald in RNA, ingepakt in een eiwit-jasje (mogelijk om te voorkomen dat ze op de verkeerde plek worden gebruikt) en vervolgens ergens anders weer ingebouwd: het is een voorgeprammeerde manier om variatie te veroorzaken (net als we dat van B-lymfocyten kennen: die doen dat om specifieke antistoffen te maken en ook steeds specifieker te maken). Daarom ook kunnen sommige virussen kanker veroorzaken.

 

LINKS:

  1. Volgens Peter Borger is variatie aangeboren
  2. Junk-DNA bestaat niet
  3. Waar haalt een bacterie nieuwe genen vandaan?
  4. Over de Degeneratie theorie

boven: voorbeelden van chromosoom-mutaties

onder: de mogelijke rol van spring-DNA bij soortvorming en adaptieve radiatie

KEPLER-SCIENCE