Testing av Behes prinsipp at Darwin devoluerer
Evolution news; 17. april 2019
Oversatt herfra.
Bilde 1 kreditt: Har disse tre underavdelings-studentene, som jobbet med postdoc Steven Bruckbauer, sett 'evolusjon skje i sanntid'? Av Robin Davies, via University of Wisconsin-Madison .
Som Michael Behe har forklart i disse sidene og i ID de fremtidige podcaster, kan naturlig utvalg synes å gi fordeler til en organisme, men til en pris. Oftest fortsetter organismer å bryte ned eksisterende gener og proteiner. Dette er den overordnede meldingen i hans nye bok, Darwin Devolves. Tendensen at eksisterende komplekse funksjoner å brytes ned for å tillate at en organisme overlever, overvinner gunstige mutasjoner som kan oppstå de novo.
Av og til forkynner opprømte desk-journalister at forskere ser evolusjon skje i sanntid. La oss undersøke noen av disse påstandene for å se hva som virkelig skjedde. Oppsto en ny, innovativ funksjon fåra en tjenlig mutasjon? Eller ble noe brutt, som ga en fordel under spesielle forhold?
Nyheter fra University of Wisconsin-Madison kunngjør: "Strålingsresistent E. coli utviklet i laboratoriet, gir utsikt til DNA-reparasjon." Ledsaget av et bilde av lavere grads studenter (over med postdoc Steven Bruckbauer) som "ser evolusjon i sanntid ", ser historien ut til å utfordre Behes prinsipp -her.
Bilde 2. E. coli- bakterier
--I en nylig studie publisert på nettet i Journal of Bacteriology, beskriver biokjemi professor Michael Cox og hans team bestråling av E. coli- bakterier med ioniserende stråling en gang i uken, noe som gjorde at bakteriene ble strålings-bestandige. Ved å gjøre det har de avdekket genetiske mutasjoner og mekanismer som ligger under denne motstandsdyktigheten. [Fokus lagt til.]
Unødvendig å si, er ikke høy-ioniserende stråling livets venn. Den er en alvorlig fare for levende ting, inkludert astronauter i romstasjonen. Hvis en mikrobe fant en måte å motstå det på, er det noe! Likevel, kaller for det første artikkelen dette et annet tilfelle av 'regissert/styrt evolusjon' (også en form for intelligent design), ikke darwinistisk evolusjon.
--Deres eksperiment i 'styrt' evolusjon er enkelt. Lederforfatter og postdoktorforsker Steven Bruckbauer delte en populasjon av E. coli i fire grupper. En gang i uken brukte han og et team av grunn-forskere, utstyr i Instituttet for medisinsk fysikk til å bestråle hver populasjon med ioniserende stråling til 99 prosent av cellene døde. De dyrket deretter overleverne - den ene prosent som best motstod strålingen - i en kultur. De fleste av de nye bakteriene som vokser fra disse, bærer gunstige mutasjoner for strålingsmotstand.
Kanskje det kan være verdt å se nærmere på hva som faktisk skjedde i dette tilfellet. Se, genene for motstand var allerede tilstede i alle bakteriene.
--Mens de generelle mekanismene, som for eksempel forbedret DNA-reparasjon, er de samme som i naturlig resistente bakterier, har mange av mutasjonene som forårsaket endringene aldri vært sett før. Bruckbauer legger til at utover DNA-reparasjon og endringer i RNA-polymerase, er det helt nye måter å være resistente på som kunne oppstå.
Bilde 3: DNA-reparasjon ligase
Faktiske ble nye funksjoner funnet! - men bare i fantasien:
"Disse mekanismene for å yte motstand er bare de vi har sett," sier han. "Det er spennende å tenke på nye mulighetene vi ikke har identifisert eller som ikke engang har utviklet seg enda. Det er noen andre mekanismer sett i naturen som vi forventer å komme opp etter hvert, men da kan nye begynne å utvikle seg."
Teamet feiret etter 125 runder av zapping av bakteriene, men innrømmet da at de bare avslørte en tidligere eksisterende latent evne til å bli høyt strålingsbestandig med modifikasjoner på noen eksisterende DNA-reparasjonsproteiner. Det betyr at et stressende miljø førte til noe som var allerede til stede. Mest sannsynlig brøt "modifikasjonene til noen eksisterende DNA-reparasjonsproteiner" regulatoriske kontroller på reparasjonssystemet slik at det ble sluppet løs under denne spesifikke strålings-kryssilden. I alle fall overlevde bakteriene, men ingenting nytt utviklet seg.
Magefølelse
Den humane tarm-mikrobiomet er et godt sted å teste for innovative funksjoner som gjennomgår valg. Mutasjoner skje så ofte, at mikrobiomet kan utvikle seg i våre liv. Isabel Gordo i PLOS Biology -her analyserer teoretisk og eksperimentelt arbeid på hva slags utvikling som skjer i de mørke gangene. Ingen overraskelse; det er darwinisme ved devolusjon:
--De observerte mønstrene mellom mellom verts-polymorfisme avviser forutsigelser fra en enkel nøytral modell for molekylær evolusjon, for flere menneskelige tarmbakterier. Synonym side polymorphism (dvs. som ikke fører til endringer i proteinsekvensen) utviser en variasjon som klart er uforenlig med en modell, hvor nøytrale mutasjoner oppstår i hver vert og en enkeltlinje overføres mellom verter. Imidlertid er mønsteret av polymorfisme på synonyme og ikke-synonyme steder i samsvar med den litt skadelige teorien om molekylær evolusjon, hvor utbredt rensingsvalg kan holde et mikrobielt økosystem funksjonelt, på lang sikt, for alle verter. Mye av den observerte variasjonen kan forklares ved å postulere gjentakelsen av en høy andel (90%) mutasjoner hvis effekter reduserer egnetheten med en svært beskjeden mengde (ca. 0,01%), men som fortsatt er sterk nok til å bli renset i det lange løp.
Bilde 4. dGRN hos sjøpølse
Holde seg flytende
En studie rapportert av Stanford University sier at "Arter utvikler måter å sikkerhetskopiere livets maskiner." I hovedsak "En ny analyse av biologiske data viser at hver art fra bakterier til primater har utviklet måter å omgå brudd i nettverk av proteiner som er vitale for å opprettholde livet." Som Behe vil si det, fjerner organismer bildører for å forbedre kjørelengden? Kaster de lasten over bord for å unngå synke?
--Forskerne studerte 1840 arter - fra bakterier til primater - for å forstå hvordan evolusjon bygget livsformer som kunne overleve i møte med naturlige motstand . Det de oppdaget var dypt, men intuitivt: Hver art har utviklet sikkerhets-kopieringsplaner som gjør at proteinmaskinen kan finne omgåelser og løsninger når naturen forsøker å tukle til arbeidene. Ingen tidligere studie har noen gang undersøkt et så bredt utvalg av arter for å finne en overlevelsesstrategi som er felles for hele livet: Utvikle et allsidig og robust molekylært maskineri.
Livets "interaktom" - settet av genregulerende nettverk og protein-interaksjoner - må overleve forstyrrelser for å holde organismer i live. Mutasjoner konstruerer ikke nye komplekse maskiner. Denne studien sier at de 'klisser til arbeidene.' Med mindre arter fra bakterier til primater hadde eksisterende strategier for å sikkerhetskopiere og overleve nedbrytning ved mutasjoner, ville livet raskt forfalle til utryddelse.
Korte historier
Kort sagt, her er noen andre tester av darwinismens evne til å innovere:
*Et artikkel i PNAS av Milner et al. -her viser at sopp kan få nye funksjoner! Ja, men metoden er ved Horisontal GenOverføring (HGO) - dvs. ved å låne eksisterende gener. Forskere fant at sopp kan få transportør-kodede gener av HGT, noe som gir dem et 'tydelig konkurransefortrinn i et gitt miljø', sier de. "Dette har store implikasjoner i å forstå hvordan oppnåelse av enkeltgener ved HGO drastisk kan påvirke miljøene som sopp kan kolonisere." Hvor mange andre påståtte forekomster av funksjons-dannende mutasjoner er i virkeligheten tilfeller av HGO?
*Darwin devoluerer i bikuber. Her er honning-bi versjonen av barnas historie, "Bymusa og land musa." Phys.org sier at "honning-dansen" som kommunikasjonsmetode forsvinner i urbane omgivelser -her. "En mulig grunn kan være menneskeskapte habitat-endringer", noe som førte til tap av denne komplekse informative oppførselen.
*En annen Phys.org- artikkel sier at antibiotika-resistente gener "sprer seg raskere enn hittil tenkt." årsaken? Det er ikke fremveksten av nye gener ved mutasjon. I stedet hopper "motstands-gener rundt i genomet." Metoder for gendeling inkluderer virus, fager og transposoner. Et internasjonalt team var overrasket over å finne at "mobile genetiske elementer fremkallte en rask fordeling av resistente gener blant genomene fra forskjellige organismer." En sa at "funnet at resistens også overføres mye mellom bakterier uten involvering av plasmider, er egentlig ganske overraskende."
*Forskere fant et plantegenom med "blant de mest GC-biased genom, som er observert hittil." Den parasittiske planten bruker bare seks aminosyrer, og er for 95 prosent sammensatt av AT-basepar. "Darwin hjelp oss!" Uttalte den irriterte forfatteren David Roy Smith i Current Biology -her. Tilsynelatende har disse to parasittiske plantene gitt avkall på rikere genom fordi de er i stand til å klare seg med mindre.
*La oss utvikle seg som fuglene utvikler seg. Hvordan tilpasser fuglene sine sanger? Med 'pre-eksisterende genetisk variasjon.' Lai et al., Som skrev i PNAS -her, syntes å ønske å høre sin Darwin favoritt -melodi, men fant at papegøyer i Taiwan valgte "stående genetisk variasjon" i stedet for de novo-mutasjoner. De fant at "det evolusjonære potensialet til en befolkning avhenger betydelig av det allerede eksisterende genetiske mangfoldet." Utvelgelse av eksisterende genetisk variasjon er sannsynlig å oversvømme nye gunstige mutasjoner, fordi "et høyt nivå av stående variasjon kan muliggjøre en raskere respons på miljøendringer enn å vente på at passende mutasjoner oppstår." Forståelig det.
*Mennesker utvikler nye gunstige mutasjoner? Analyse av det humane genomet ved Universitetet i Barcelona identifiserte 2,859 gener som tilsynelatende har vært under selektivt press. Videre lesing viser at noen av disse skyldes "hybridisering av den humane arten med Neandertaler og andre hominid arter", noe som innebærer deling av eksisterende genetisk informasjon. Andre genetiske endringer som hjelper overlevelse i visse miljøer, for eksempel for laktosetoleranse eller evne til å tåle store høyder (hypoksi), kan skyldes avslapping eller kontroll-brudd av eksisterende gener. Samlet sett viser forskningen "hvordan introgressen av arkaiske genomer har modellert våre nåværende genomer."
Bilde 5: Kamp for overlevelse
Disse eksemplene viser at alt liv, fra celler til primater, overlever angrep av naturens forsøk på å "tukle til arbeidene" med mutasjoner. De gjør dette, men ikke ved innovasjon av komplekse nye funksjoner ved en tilfeldighet. I stedet går de til desperate ekstremer for å holde seg i livet, til tross for mutasjoner. De kan utveksle eksisterende genetisk informasjon fra andre kilder. De kan stole på innebygde mekanismer for å fikse og 'arbeide rundt' mutasjonene. Kort sagt, Behe har rett: Darwin devoluerer, men livet fortsetter.
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund