Zrozumienie przyczyn zmian genetycznych (kiedy mowa o tego typu zmianach, zazwyczaj myślimy o „mutacjach”) jest podstawą do rozważań na ich temat. Niekiedy zmiany genetyczne powstają w wyniku błędu polimerazy lub są skutkiem wymiany fragmentów genomu. Przyczynami tego rodzaju zmian mogą być także inne czynniki, na przykład promieniowanie UV, mutagenne substancje chemiczne lub wirusy wprowadzające własny materiał genetyczny do DNA innego organizmu. Zmiany genetyczne zachodzące w długim czasie, czyli po prostu ewolucja, są przedmiotem burzliwych dyskusji. Aby te debaty przyniosły jakikolwiek skutek, musimy najpierw zrozumieć źródła tych zmian.
Badacz z Sorbony, Eric Bapteste, jest współautorem artykułu opublikowanego w 2021 roku na łamach „Ageing Research Reviews”1. Tekst zawiera rozważania na temat zmian genetycznych analizowanych pod kątem procesów starzenia. Autorzy podkreślają, że starzenie się danego organizmu może być kontrolowane przez tak zwany zniekształcacz wieku [age distorter]. Takimi zniekształcaczami mogą być bakterie lub wirusy. W artykule jasno pokazano, jak istotne jest określenie źródła danej zmiany genetycznej2. Pomyślałam, że można to odnieść do teorii inteligentnego projektu.
Aby zarysować kontekst, w niniejszym tekście przedstawię pewne nieścisłości obecne w mainstreamowych dyskusjach poruszających temat zmian genetycznych i wyjaśnię, w jaki sposób publikacja Bapteste’a uwypukla te nieścisłości. Następnie przedstawię podstawowe informacje użyteczne dla rozważań nad różnymi rodzajami zmian genetycznych. W kolejnym tekście zaś przedstawię stanowisko Bapteste’a. Będę także rozpatrywać, które rodzaje zmian genetycznych mogą – z punktu widzenia teorii inteligentnego projektu – być wyjaśnione w kategoriach nowości, a które wręcz przeciwnie. Na koniec pokażę, że teoria inteligentnego projektu dostarcza wiarygodnych wyjaśnień zmian genetycznych, a wyjaśnienia te są wartościowe jako hipotezy konkurencyjne i są zgodne z obserwacją czynników inteligentnych powodujących zmiany genetyczne czy odpowiedzialnych za kodowanie komputerowe.
Czy mainstreamowy tok myślenia o zmianach genetycznych jest zgodny z rzeczywistością?
Zespół Bapteste’a we wstępie wyżej wspomnianego artykułu zwraca uwagę, że według powszechnie uznanego poglądu podstawowymi jednostkami doboru naturalnego są poszczególni przedstawiciele tego samego gatunku. Jeżeli jednak zewnętrzne źródła informacji genetycznej, na przykład wirusy, przyczynią się do zmiany genetycznej, a co za tym idzie do zmiany poziomu przystosowania, to jednostki doboru mogą także być zewnętrzne względem gatunków. Chociaż Bapteste skupia się na konkretnych aspektach zmian genetycznych (do czego wrócę później), to jednocześnie wskazuje na istotne nieścisłości w mainstreamowym sposobie myślenia. Przykładowo, mając na uwadze jego twierdzenie dotyczące zmian genetycznych wywołanych czynnikami zewnętrznymi i procesami starzenia, można zauważyć, że nasze podejście do zmienności nie uwzględnia różnych źródeł tychże zmian. Stanowi to punkt wyjścia do dalszej dyskusji o tym, dlaczego dana zmiana genetyczna często nie ma zdefiniowanego źródła i dlaczego ważne jest jego określenie. Niezdefiniowana zmienność genetyczna (bez określonej przyczyny lub źródła) jest czymś w rodzaju czeku in blanco. Puste miejsce można wypełnić materiałem z dowolnego źródła, co może prowadzić do tego, że pewne mechanizmy zostaną przecenione bądź ich rola zostanie niewłaściwie określona. Ponieważ tylko niektóre mechanizmy mogą prowadzić do powstania genetycznych nowości, przecenianie możliwości tych mechanizmów może przyczynić się do niedokładnego opisu historii życia.
Z perspektywy teorii inteligentnego projektu kluczowe jest, aby poprawnie sklasyfikować źródła zmian genetycznych, które mogą przyczynić się do powstania nowej informacji genetycznej. Jest to możliwe tylko wtedy, kiedy źródło mutacji zostanie jasno określone. Oczywiście nie jest to łatwe zadanie, lecz naukowcy są wręcz zobligowani do podjęcia tego wyzwania. Pierwszym krokiem na drodze do jego realizacji może być opisanie i przyporządkowanie różnych źródeł zmian genetycznych do odpowiednich kategorii.
Przyczyny zmian genetycznych
Określenie źródła zmiany genetycznej jako zewnętrzne bądź wewnętrzne może być użyteczne w rozróżnieniu różnych typów zmian genetycznych (szczegóły w tabeli). Kiedy mowa o źródłach wewnętrznych, to mam na myśli zmiany genetyczne spowodowane albo przez mechanizm działający wewnątrz organizmu (zaprogramowana hipermutacja somatyczna), albo mechanizm funkcjonujący pomiędzy osobnikami (rozmnażanie płciowe lub HGT3), lecz tylko do pewnego poziomu taksonomicznego, jakim jest rodzina. Wewnętrzna zmiana genetyczna zachodząca w organizmie może być celowo przez niego zaprogramowana. Dokładnie tak dzieje się w przypadku hipermutacji somatycznych, gdzie zaprogramowane mutacje w regionach genów immunoglobulin, charakteryzujące się bardzo dużą zmiennością genetyczną (hiperzmienne miejsca w genach), pozwalają na rozpoznawanie obcych antygenów z większą skutecznością4. Alternatywnie, wewnętrzna zmiana genetyczna w organizmie może być wynikiem losowego błędu powstałego na skutek nieprawidłowego działania polimerazy podczas replikacji materiału genetycznego. Na przedstawionym schemacie do źródeł zmian wewnętrznych zalicza się także HGT oraz rozmnażanie płciowe, pod warunkiem że zjawiska te dotyczą osobników klasyfikowanych co najwyżej do poziomu rodziny.
Tabela zawiera również trzy główne źródła zewnętrznych zmian genetycznych. Jako zmianę między rodzinami podano HGT, zjawisko polegające na wymianie informacji genetycznej pomiędzy organizmami nienależącymi do tej samej rodziny (tej kategorii dotyczy tekst zespołu Bapteste’a). Innym źródłem zewnętrznych zmian genetycznych są różne czynniki środowiskowe, które indukują mutacje w organizmie. W tabeli uwzględniono także źródło zmian genetycznych bezpośrednio związanych z przyczynowością inteligentną (na przykład w laboratoriach prowadzących badania z wykorzystaniem technik inżynieryjnych).
Tabela. Źródła zmian genetycznych. Wewnętrzne zmiany genetyczne mogą być powodowane zarówno przez wewnętrzne mechanizmy organizmu, jak i inne mechanizmy działające na poziomie międzyosobniczym, lecz nie wyżej niż na poziomie rodziny. Natomiast przykładem zewnętrznej zmiany genetycznej może być transfer DNA pomiędzy organizmami, które są sklasyfikowane w taksonomii powyżej poziomu rodziny. Zewnętrzna zmiana genetyczna może też zostać wywołana czynnikiem środowiskowym lub innym inteligentnym czynnikiem. Należy pamiętać, że tabela nie wyczerpuje listy czynników, które mogą prowadzić do zmian genetycznych, a jedynie jest punktem wyjścia do uporządkowania źródeł zmian genetycznych.
Łączenie różnych typów zmian genetycznych może doprowadzić do nieporozumień i wysunięcia błędnych wniosków o współdziałaniu zmian genetycznych i doboru naturalnego. Właściwe określenie struktury organizacyjnej pomaga uniknąć tego problemu, a co więcej, może również być bardzo pomocne w rozważaniach o współdziałaniu obu tych zjawisk. W kolejnym tekście omówię konkretny przykład zewnętrznej zmiany genetycznej, który opisuje Bapteste. Następnie, z perspektywy teorii inteligentnego projektu, rozważę ten rodzaj zmiany genetycznej i przedstawię jej ograniczenia w wyjaśnianiu pochodzenia informacji genetycznej.
Emily Reeves
Oryginał: Examining Sources of Genetic Change, „Evolution News & Science Today” 2021, July 27 [dostęp 07 X 2022].
Przekład z języka angielskiego: Adam Jerzman
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ostatnia aktualizacja strony: 07.10.2022
Przypisy
- Por. J. Teulière et al., Interspecific Interactions That Affect Ageing: Age-Distorters Manipulate Host Ageing to Their Own Evolutionary Benefits, „Ageing Research Reviews” 2021, Vol. 70 [dostęp 22 X 2021].
- Por. Teulière et al., Interspecific Interactions That Affect Ageing.
- HGT (horizontal gene transfer) – poziomy transfer genów; zjawisko przechodzenia genów między organizmami różnych gatunków, pomiędzy którymi zachodzą ścisłe relacje ekologiczne (przyp. tłum.).
- Por. J.M. Di Noia, M.S. Neuberger, Molecular Mechanisms of Antibody Somatic Hypermutation, „Annual Review of Biochemistry” 2007, Vol. 76, No. 1, s. 1–22.
Literatura:
- Noia J.M. Di, Neuberger M.S., Molecular Mechanisms of Antibody Somatic Hypermutation, „Annual Review of Biochemistry” 2007, Vol. 76, No. 1, s. 1–22.
- Teulière J. et al., Interspecific Interactions That Affect Ageing: Age-Distorters Manipulate Host Ageing to Their Own Evolutionary Benefits, „Ageing Research Reviews” 2021, Vol. 70 [dostęp 22 X 2021].