Dover saken -tilbakeblikk: Med Beta-Globin pseudogenet funnet å være funksjonelt, tryner et ikon for "søppel-DNA"
Casey Luskin; 23. april 2013
Bilde 1: Ronald Reagan Federal Building og Courthouse, Harrisburg, PA / Wikicommons.
En ny artikkel i Genome Biology and Evolution hevder at det berømte beta-globin pseudogenet er funksjonelt. Hvorfor er dette pseudogenet berømt?
Vel, det har bokstavelig talt vært på utstilling- tilbudt som bevis i et rettssak - for kritikere av intelligent design, som hevder at vårt genom er fullt av ubrukelig, funksjonsløs søppel, og derfor ikke kan være et produkt av design. I begynnelsen av sitt vitnesbyrd på den aller første dagen i Kitzmiller v. Dover- saken 2005, vitner professor Kenneth Miller fra Brown University for retten at beta-globin pseudogenet er "ødelagt", og den har en rekke molekylære feil som gjør genet ikke-funksjonelt. "(Dag 1 AM, s. 79.) Han fortalte videre til retten:
--Og det faktum at alle tre av disse artene har samsvarende feil fører oss til bare en konklusjon, og det er samme konklusjon som Charles Darwin forutsa for nesten et og et halvt århundre siden, og det er at disse tre artene deler en felles stamfar. Matchende feil er bevis på felles opphav. (Dag 1 AM, s. 81)
I sin 2008-bok Only a Theory, er Miller enda mer eksplisitt i å hevde at dette pseudogenet avviser intelligent design. Han skriver at "En detaljert analyse av beta-globin pseudogenet viser at en rekke mutasjoner har gjort det dysfunksjonelt" (s. 102). I Miller syn tar det seg av ID:
--Gorilla- og sjimpansepseudogenene har nøyaktig det samme sett av molekylære feil [i deres beta-globin pseudogen] ... Det er ingen utryddelse av implikasjonene til disse matchende feilene, og det er ikke noe poeng i å argumentere for at seks identiske feil kunne ha oppstått uavhengig i tre ikke-relaterte arter. Den eneste fornuftige tolkningen er at de opprinnelige feilene utviklet seg tilfeldig i en enkelt felles stamfar til disse tre artene. I en rettsak om genetisk copyright, ville enhver hentydning som en designer kunne kreve originalitet for det menneskelige genom ved, bli kastet ut i et blunk. (s. 102-103)
Nå (2013) en ny artikkel i Genome Biology and Evolution, 'Evolutionary Constraints in the ?-Globin Cluster: The Signature of Purifying Selection at the ?-Globin (HBD) Locus and Its Role in Developmental Gene Regulation,' -her hevder at beta-globin pseudogenet ikke er ødelagt, men faktisk utfører en viktig funksjon i regulering av genuttrykk.
Fra abstraktet:
--HBD koder for d-globinkjeden av det mindre voksne hemoglobin ( HbA2 ), som antas å være fysiologisk irrelevant. Paradoksalt sett har redusert mangfoldighetsnivå blitt rapportert for dette genet. I denne studien søkte vi et detaljert portrett av den genetiske variasjonen i ? -globin- klyngen i et stort menneskelig populasjonspanel fra forskjellige geografiske bakgrunner. Vi resekvensierte de kodende og ikke-kodende regioner av de to voksne ?-globin-genene ( HBD og HBB ) i europeiske og afrikanske populasjoner, og analyserte dataene fra ? -globin- klyngen ( HBE, HBG2, HBG1, HBBP1, HBD og HBB ) i 1.092 individer som representerte 14 populasjoner sekvensert som en del av '1000 Genomes Project'. I tillegg vurderte vi mangfoldighetsnivåene i ikke-humane primater ved hjelp av sjimpanse-sekvensdata gitt av PanMap-prosjektet. Omfattende analyser, basert på klassiske nøytralitetstester, empiriske og haplotype-baserte studier, viste at HBD og nabo-pseudogen HBBP1 hovedsakelig har utviklet seg under rensing, noe som tyder på at deres roller er essensielle og ikke-redundante. I lys av nyere studier på kromatinkonformasjonen av ? -globin- klyngen presenterer vi også bevis som hevder at de sterke funksjonelle begrensninger som ligger til grunn for det reduserte moderne mangfoldet i disse to regionene ikke var drevet av proteinfunksjon, men i stedet sannsynligvis skyldes en regulerende rolle i ontogenetiske brytere for genuttrykk.
(Ana Moleirinho, Susana Seixas, Alexandra M. Lopes, Celeste Bento, Maria J. Prata og Antonio Amorim, " Evolusjonære begrensninger i? -Globin Cluster: Signaturen til Rensende utvalg på ? -Globin ( HBD ) Locus og Its Rolle i utviklingsgenregulering, "Genome Biology and Evolution, vol. 5 (3): 559-571 (2013) (understreking lagt til.)
Tillat meg å hjelpe oversette.
Mennesker har seks gener knyttet til å produsere beta-globin, et protein som er en av de to typer globin-molekyler som kombinerer for å danne hemoglobin. Av disse seks genene, koder fem for beta-globinproteinet, men den sjette, den berømte beta-globin-pseudogenet, har et for tidlig stoppkodon som hindrer det i å produsere et komplett RNA-transkript for beta-globin. Darwinistiske forutsetninger har ført til at mange forskere, inkludert Ken Miller, antok at dette "pseudogenet" var "ikke-funksjonelt" genetisk søppel. Imidlertid var noen forskere villige til å tenke selvstendig og grave litt dypere.
Forskerne i denne studien så på kopier av beta-globin-gener (inkludert pseudogen-kopien, kalt HBBP1 ) fra 1,092 mennesker, og fra 14 populasjoner over hele verden. De så også på sjimpanseeksemplarer av de samme gener. Når de sammenlignet alle disse kopiene av gener fra forskjellige populasjoner og arter, fant de at genene, inkludert HBBP1, den pseudogene kopien, hadde mindre variasjon (det vil si færre forskjeller) enn det som ville forventes dersom de var dys-funksjonelle og følgelig, akkumulerte nøytrale mutasjoner med en konstant hastighet. Dette antyder at beta-globin pseudogen ikke er "ikke-funksjonell" og har en funksjon.
Selvfølgelig vet vi at beta-globin pseudogenet ikke lager et komplett RNA-transkripsjon for et beta-globinprotein. Men det betyr ikke at det ikke kan spille roller i genuttrykk. Det er akkurat det forskerne tror at dette proteinet gjør, og dermed skriver de: "De sterke funksjonelle begrensningene som ligger til grunn for det reduserte moderne mangfoldet i disse to regionene, ble ikke drevet av proteinfunksjon, men i stedet er det sannsynligvis på grunn av en regulerende rolle i ontogenetiske brytere for genuttrykk."
Interessant nok fant de at regioner som tilstøter genene, viser høye nivåer av variasjon, noe som tyder på at pseudoget er under "rensing" - det vil si at det utfører en funksjon, og naturlig utvalg dermed selekterer mot mutasjoner som ville forandre sekvensen til pseudogenet:
--Samlet sett kan resultatene som er oppnådd for? -globin-klyngen, ikke forenes med andre forklarende hypoteser snarere enn rensende utvalg: de lave verdiene for nukleotiddiversitet er begrenset til HBD og HBBP1 og strekker seg ikke inn i flankerende regioner som viser kontrasterende høye nivåer av variasjon; Haplotypestrukturen til HBD og HBBP1 er lik over hele verdens befolkning.
Så hva er funksjonen? De skriver: "Disse nylige funnene tyder på at HBD og HBBP1 kan være involvert i kromatinløp i den menneskelige ? -globin- klyngen, en viktig mekanisme for temporal koordinering av genuttrykk." Spesielt tror de HBD og HBBP1 spiller en avgjørende rolle i regulering genuttrykk under utvikling: "Vi foreslår at de komplekse mønstrene av mangfold som observeres i denne genomiske regionen, oppsto fra forskjellige funksjonelle begrensninger knyttet til den intrikate prosessen med kromatin og protein-interaksjoner som koordinerer differensialuttrykket av gener ved ? -globin- klyngen under utvikling." ( understreking lagt til).
Selvfølgelig må det gjøres mer arbeid for å identifisere detaljene for nøyaktig hvordan denne pseudogen virker for å regulere genuttrykk, men i lys av at andre studier allerede har funnet ut at kromatinsløyfe er involvert i regulering av uttrykk for globingener, vises forslaget i dette papiret lyd. Faktisk viser et annet nylig dokument i Genome Research -her, at HBBP1 beta-globin pseudogen er forbundet med DNase I overfølsomhet, noe som betyr at det transkriberes og er potensielt funksjonelt. Bunnlinjen er at det som den nøyaktige mekanismen viser seg å være, virker det sterkt støttet nå å si at denne "pseudogene" har reell funksjon.
Men Ken Millers argument for Darwinistisk evolusjon, og mot ID, avhenger av at beta-globin pseudogen er "ikke-funksjonelt", noe som betyr at de genetiske forskjellene mellom det og proteinkodende-beta-globin-genet er feil. I lys av dette nye beviset for funksjonalitet til beta-globin pseudogenet, ser det ut som at de genetiske forskjellene kanskje ikke er feil i det hele tatt. I det tilfelle faller Millers utstillings-argument fra hverandre.
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund