Ny studie i Nature viser at "ikke-tilfeldige" mutasjoner skaper problemer for nydarwinisme
Casey Luskin; 18. februar 2022
Oversettelse herfra.

Bilde 1. Blomsten Arabidopsis-thaliana

En korrespondent spurte meg om en nylig artikkel i tidsskriftet Nature, "Mutation bias reflects natural selection in Arabidopsis thaliana," ala det ofte studerte blomstrende ugresset, thalekarse. Abstraktet sier: "Siden første halvdel av det tjuende århundre har evolusjonsteorien vært dominert av ideen om at mutasjoner oppstår tilfeldig med hensyn til deres konsekvenser. Her tester vi denne antagelsen med store undersøkelser av de novo-mutasjoner i planten Arabidopsis thaliana." De viser at "epigenom-assosiert mutasjonsskjevhet reduserer forekomsten av skadelige mutasjoner i Arabidopsis, og utfordrer det rådende paradigmet om at mutasjon er en retningsløs kraft i evolusjonen."

At mutasjonen er "retningsløs" eller "tilfeldig" er et tradisjonelt aksiom for evolusjonsbiologi. Faktisk sier artikkelen: "Den tilfeldige forekomsten av mutasjoner med hensyn til deres konsekvenser er et aksiom som mye av biologien og evolusjonsteorien hviler på." Min korrespondent ønsket å vite hva det betyr å tenke på at noen mutasjoner kan være 'ikke-tilfeldige tross alt. Hun antok at hun stilte et "dumt spørsmål".

Bilde 2. Dumt spørsmål: Tilfeldige mutasjoner?

Akkurat spørsmålet å stille
Faktisk er det ikke det minste dumt spørsmål - det er akkurat det rette spørsmålet å stille! I sammenheng med denne artikkelen, betyr det at 'ikke-tilfeldig' at mutasjoner er mindre sannsynlig å forekomme i genkodende DNA - spesielt i det de kaller "essensielle gener." Dette omstøter to standardantakelser i den moderne evolusjonsteorien.

I evolusjonsbiologi er det generelt antatt at mutasjoner er 'tilfeldige' i to henseender:

1. Mutasjoner forekommer med like stor sannsynlighet over hele genomet. Så det er ingen del av genomet som er MER eller MINDRE sannsynlig å oppleve mutasjoner enn noen annen del av genomet. Dette skal bety at mutasjoner ikke er styrt eller konsentrert, men på en måte er tilfeldig fordelt over genomet.
2. Mutasjoner oppstår uten hensyn til organismenes behov, noe som betyr at de er tilfeldige og ikke rettet for eller mot det organismene trenger for å overleve.

Nature-studien fant bevis mot både (1) og (2). I Arabidopsis er det MINDRE sannsynlighet for at enkelte deler av genomet opplever mutasjoner, og de delene av genomet som opplever færre mutasjoner har en tendens til å være de VIRKELIG viktige delene av genomet som du ikke ønsker å bli mutert fordi i disse seksjonene, vil mutasjoner mest sannsynlig bryte ned gener som er svært viktige for organismen.

En kikk på detaljene
La oss nå gå inn på mer detaljer. I genomene til de fleste høyere organismer er det bare en liten prosentandel av DNA som representerer gener som koder for proteiner. Nature-studien fant at deler av Arabidopsis-genomet som koder for gener er MINDRE sannsynlig å oppleve mutasjoner enn de 'intergene' regionene - delene av genomet mellom gener som ikke koder for proteiner. De fant at "hyppigheten av mutasjoner var 58% lavere i genlegemer enn i nærliggende intergene rom."

De fant videre at "essensielle gener", slik som de grunnleggende genene som er ansvarlige for oversettelse (f.eks. konvertere informasjonen i DNA til proteiner), hadde enda LAVERE mutasjonshastigheter sammenlignet med andre gener som hadde mer spesialiserte funksjoner.
Vær også oppmerksom på dette viktige poenget: Studien var i stand til å måle mutasjoner direkte etter at de oppsto i planten, men før mutasjoner kunne ha blitt påvirket av naturlig seleksjon, som kan "luke ut" visse mutasjoner som har skadelige effekter. Så forfatterne tror de har gitt et sant og nøyaktig mål på mutasjoner når de forekommer i DNA.

Eller for å si det på en annen måte: Mutasjoner oppstår ikke tilfeldig, på det viset at noen deler av genomet har mindre sannsynlig for å oppleve mutasjoner enn andre deler av genomet. I stedet oppstår på en måte mutasjoner med hensyn til organismens behov. Jeg mener ikke at ikke-tilfeldigheten til mutasjoner identifisert i denne studien kan hjelpe organismer med å bygge nye komplekse egenskaper. Det er ikke angitt. Snarere ser ikke-tilfeldigheten av mutasjoner ut til å være designet for å minimere mutasjoner på de stedene der de ville gjøre mest skade på organismens grunnleggende funksjoner.

Bilde 3. Dummere spørsmål: Vet blomster hvordan fuglere ser ut?

Implikasjoner for evolusjonsbiologi

Implikasjonene for evolusjonsbiologien er dype. Hvis mutasjoner ikke er likt fordelt over genomet, og ikke er tilfeldige med hensyn til organismens behov, er to grunnleggende prinsipper i den standard neo-darwinistiske modellen falske. Dette kan også bety problemer for neo-darwinismen fordi det antyder at mutasjonsratene er lavest i områder der mutasjoner antagelig vil være nødvendig for å fremme evolusjon - det vil si at de er lavest i genene.
Hvis mutasjonsratene er lave i det genkodende DNAet, vil det ta enda lengre tid før nye komplekse egenskaper oppstår ved å mutere funksjonelle gener. Dette forverrer det Darwin-skeptikere kaller "ventetidsproblemet", der det tar for lang tid før nødvendige mutasjoner oppstår - langt lenger enn tiden tillatt av fossileregisteret.

Retur av ventetidsproblemet
Tilhengere av intelligent design har allerede identifisert ventetidsproblemet som en grunnleggende matematisk hindring for neo-darwinistisk evolusjon. Våre kolleger publiserte en artikkel i Journal of Theoretical Biology i fjor, "Om ventetiden til koordinerte mutasjoner blir fiksert i regulatoriske sekvenser," som gjorde matematisk modellering av ventetiden for å generere egenskaper som krever N-mutasjoner for å gi en fordel. Artikkelen fant en alvorlig utfordring for neo-darwinismen:

Bilde 4. Blomsters plutselige tilsynekomst (130-115 mill. år siden)

-Fossil-registreringen tolkes ofte som å ha lange perioder med stillstand (stasis), avbrutt av mer brå endringer og 'eksplosiv' opprinnelse. Disse endringene inkluderer for eksempel livets utvikling, fotosyntese, multicellularitet og 'Avalon-eksplosjonen', dyrekroppsplaner og Kambrisk-eksplosjon', komplekse øyne, virveldyr-kjever og -tenner, terrestrialisering (f.eks. i karplanter, leddyr og tetrapoder), insektmetamorfose, dyreflukt og fjær, reproduktive systemer, inkludert angiosperm-blomster, fostervannsegg og pattedyrs placenta, ekkolokalisering hos hvaler og flaggermus, og til og med kognitive ferdigheter hos det moderne mennesket.

Basert på radiometrisk datering av tilgjengelige tidsvinduer i fossilregisteret, antas disse genetiske endringene å ha skjedd veldig raskt på en makroevolusjonær tidsskala. For å vurdere mulighetene for at en neo-darwinistisk prosess kan føre til slike store fenotypiske endringer, er det viktig å gi grove, men rimelige estimater av tiden det vil ta for en populasjon å utvikle seg slik at de nødvendige multiple genetiske endringene inntreffer.

Etter standardene for feltet, tok studien i Journal of Theoretical Biology standard evolusjonære antakelser om at mutasjoner er tilfeldige - dvs. like sannsynlige over hele genomet og forekommer uten hensyn til organismens behov. Men den nye studien i Nature antyder at begge disse antakelsene er feilaktige - og feilaktige på en måte som sannsynligvis gjør det vanskeligere for neo-darwinismen å utvikle nye egenskaper.