Hop til indhold

Current Biology – Nye strukturer skyldes ofte ødelæggende mutationer

lance-grandahl--0D1nNY8pOU-unsplash
Foto: Lance GrandahlUnsplash

Den naturlige selektion beskrives ofte som en skabende kraft, der gennem dannelsen af nye gener tilpasser de forskellige arter til deres miljøer. Men en netop offentliggjort artikel i det fagfællebedømte tidsskrift Current Biology nuancerer dette billede. I artiklen, der bærer titlen “Can gene-inactivating mutations lead to evolutionary novelty?” (Murray, 2020), argumenterer Andrew W. Murray, der er professor i molekylær genetik ved Harvard University, for, at evolutionen af nye strukturer ofte sker ved at ødelægge eksisterende geners funktion.

Hvordan kan en mutation, der ødelægger en funktion, være gavnlig for organismen? Forestil dig, at du har en cykel, som du gerne vil have til at køre hurtigere. Dette kan gøres ved at fjerne forskellige dele og dermed gøre cyklen lettere. For eksempel kan du fjerne klokken, lygterne, låsen og bagagebæreren. Dette vil godt nok betyde, at din cykel mister visse funktioner (eksempelvis vil det ikke være forsvarligt at cykle på den i mørke uden lygter), men hvis det eneste mål er at få cyklen til at køre hurtigere, vil alle disse ødelæggende ændringer bidrage til dette.

På samme måde kan en ødelæggende mutation gavne organismen ved at tilpasse dens afkom til et nyt miljø. Isbjørnens hvide pels skyldes sandsynligvis ødelæggende mutationer i et gen, der giver farve til brune bjørnes pels (Liu et al., 2014). Mutationen har ødelagt genets funktion (at farve pelsen brun), men den hvide pels gør det muligt for isbjørnen at camouflere sig i et miljø, hvor dens brune bjørneforfader ikke ville kunne have camoufleret sig.

De fleste mutationer er ødelæggende

Murray argumenterer for, at “lettere adgang til tab-af-funktion-mutationer har medført, at de spiller en større rolle” i evolutionen, når arter tilpasser sig til nye økologiske nicher uden konkurrenter.

Han gennemgår eksempler fra både laboratorieforsøg og planteavl, hvor “størstedelen af mutationer, der fører til tilpasning, er tab-af-funktion-mutationer, der svækker eller fjerner geners funktion, i stedet for få-en-funktion-mutationer, der øger eller kvalitativt ændrer proteiners funktion.”

I laboratorier bliver de fleste bakterier dyrket i kolber, der jævnligt bliver omrørt. I et forsøg fra 1998 tilførte man bakterier af arten Pseudomonas fluoroscens til en kolbe, der ikke blev omrørt. Bakterien tilpassede sig disse ændrede forhold ved at udvikle to nye egenskaber: Nogle bakterier dannede måtter, der flød oven på vækstmediet, mens andre bakterier sank til bunds i kolben.

Eksperimentet er siden blevet brugt til at illustrere effekten af naturlig selektion, blandt andet i biologen Jerry Coynes bog, Why Evolution Is True (2009, s. 129-30). Men som Murray beskriver, har efterfølgende analyser vist, at både den flydende og den synkende form skyldtes tab-af-funktion-mutationer.

Et andet eksempel omhandler gærsvampen Saccharomyces cerevisiae, der i et forsøg udviklede en såkaldt “snefnug”-form, i hvilken gærcellerne efter celledeling ikke længere adskiller sig, men hænger sammen. Forskerne bag forsøget kalder denne form for flercellet og fremhæver den som et muligt første skridt i udviklingen af flercellethed.

Som Murray beskriver, var de fleste af mutationerne involveret i denne “flercellethed” tab-af-funktion-mutationer; man ødelagde gærens evne til at adskille sig efter celledeling.

Lettere at ødelægge end at skabe

Fra et designperspektiv er der intet overraskende i Murrays argument. Levende organismer er avancerede systemer, der udviser specificeret kompleksitet. Det er derfor mere sandsynligt, at tilfældige mutation ødelægger et gens funktion, end at de skaber et nyt funktionelt gen.

Organismer er ikke skrøbelige objekter som tekopper, hvor det mindste stød kan ødelægge hele koppen. Organismer er dynamiske systemer med flere lag af regulering i form af positive og negative feedback-mekanismer. Dette betyder, at en mutation, der ødelægger en eller flere gener, stadig kan resultere i en organisme, der ikke alene er levedygtig, men som i det rette miljø faktisk er bedre tilpasset.

Fra et designperspektiv er det således hverken overraskende, at de fleste mutationer er ødelæggende, eller at sådanne ødelæggende mutationer ikke desto mindre kan blive favoriserede af den naturlige selektion.

Referencer

Coyne J.A., 2009, Why Evolution Is True, Penguin Books.

Liu S., et al., 2014, “Population Genomics Reveal Recent Speciation and Rapid Evolutionary Adaptation in Polar Bears”, Cell 157(4):785-94. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.03.054

Murray A.W., 2020, “Can gene-inactivating mutations lead to evolutionary novelty?”, Current Biology 30(10):R465-R471. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.03.072

Krauze Se alle

Agnostisk ID-evolutionist

5 kommentarer til “Current Biology – Nye strukturer skyldes ofte ødelæggende mutationer Skriv en kommentar

  1. Hej
    Et supplerende spørgsmål til dette: Michael Behe har et sted formuleret dette for ID-teorien vigtige udsagn/argument: ”Evolution cannot produce something where there would be a non-functional intermediate. Natural selection only preserves or “selects” those structures which are functional. If it is not functional, it cannot be naturally selected.” Altså, naturen kan ikke udvælge eller bevare en struktur, som ikke fungerer (fordi der stadig mangler nogle væsentlige dele). Dette handler jo så om de ikke-reducérbare kompleksiteter. Et udsagnet i citatet en teori eller er det en fra biologisk forskning observeret kendsgerning?
    Og videre: det handler vel kun om første gang en sådan kompleksitet bliver en del af DNA´et, ikke? Derefter kan øjne, hjerter og alle de øvrige kompleksiteter godt dannes gradvist, hvilket vel er tilfældet for de sidste mange millioner års udvikling?
    Har jeg misforstået noget her?
    Mvh Steffen

    • Hej Steffen,

      En struktur, der ikke udfører en for organismens overlevelse og forplantnings relevant funktion, vil være “usynlig” for den naturlige selektion. Der opstår nogle gange fejl eller mutationer i DNA-sekvensen, når denne kopieres, og hvis den pågældende struktur er usynlig for den naturlige selektion, vil mutationerne over generationerne blive ophobet i DNA-sekvensen, der koder for den pågældende struktur. Dette er veldokumenteret.

      Jeg er ikke sikker på, at jeg forstår dit sidste spørgsmål. Spørger du til, hvorvidt udviklingen af strukturer som øjne, hjerter, etc. bliver mere sandsynlig, når blot én irreducibel kompleks struktur har udviklet sig? I så fald er svaret nej.

  2. Jeg spørger om ikke det for HVER ENKELT af alle de mange ikke-reducérbare kompleksiteter forholder sig sådan, at når den første udgave eksisterer (hvordan det så end er gået til) og er ‘dokumenteret’ i DNA, så kan de næste eksemplarer af samme struktur dannes i de påfølgende generationer, gradvist som var det helt almindeligt væv?
    Tak for info om citatet – godt at få den rettet! 🙂

    • Hej Steffen,

      Ja, når først en organisme har den pågældende struktur (og dermed de gener, der koder for strukturen), vil organismens efterkommere arve generne og dermed også udvikle strukturen.

Skriv et svar

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out /  Skift )

Google photo

Du kommenterer med din Google konto. Log Out /  Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out /  Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out /  Skift )

Connecting to %s

%d bloggers like this: