Genetika és epigenetika

 

 

Genetika és epigenetika – A Darwinizmus új kihívása

 

Evolution News @DiscoveryCSC

2019. január 10.

 

Forrás:

Evolutionnews.org/ Genetics and epigenetics – new problems for darwinism

 

Fordította: Konkoly Dávid

 

A genetika és az epigenetika új felfedezései új problémákat generálnak az evolúció számára. A neo-darwinizmus egyszerűsített változata szerint minden variáció genetikai mutációkból származik, amelyeket a természet az alkalmasság alapján kiválogat. A nem-kódoló DNS-t a szeméttelepre száműzték – a természetes szelekcióból hulladék maradt vissza, amely olyan DNS-nek kedvez, amely fehérjéket kódol. Egy szubfunkcionalizációnak nevezett folyamat során a génmásolatok szabadon mutálódhatnak és vagy új fehérjékké alakulnak, vagy „pszeudogénekké” bomlanak, amely a hulladék DNS egy típusa. Ahogy az lenni szokott, a leegyszerűsített elméletek gyakran tévesek.

 

Hány gén?

A Humán Genom Projekt kutatási eredménye meglepően alacsony génszámmal végződött. De mi van akkor, ha kimaradt néhány? A Yale Egyetem kutatói olyan gének után kutattak, amelyeket a korábbi kutatók helytelenül nem-fehérje kódolóként azonosítottak olyan metódusok következtében, melyeket kivonatolásra használtak. Azt állítják, az egyik újonnan azonosított gén kulcsszerepet játszik az immunrendszer működésében. Vannak mások is?

 

A vizsgálat előrevetíti jóval több fehérje-kódoló gén és funkció esetleges felfedezését. „Annotációjuk folytán a fontos fehérje-kódoló géneknek egy nagy hányada hiányzik”, állítja az első szerző, Ruaidhri Jackson. Ezeknek a géneknek a vizsgálata és azonosítása nélkül „nem tudjuk teljesen megérteni a fehérje-kódoló genomot vagy a megfelelően rejtőző géneket egészségügyi célból.”

 

A Nature-cikk első mondata így szól: „Az emlősök fehérje-kódoló genomjának annotációja hiányos.” Olyan „nagyszámú RNS-t azonosítottak, melyeket korábban a ‘nem-fehérje kódoló’ címkével láttak el”, néhány ezek közül „potenciálisan fontos másolat”, amely képes fehérjét létrehozni. A múltban alkalmazott restriktív módszerek „elhomályosíthatják a korábban fel nem fedezett fehére-kódoló gének tömegének lényeges szerepét.”

 

Epigenetika az Őskorban

 

Az epigenetikus öröklődés és szabályszerűség csak az eukariótáknál működik? Nem. A Nebraska-Lincoln Egyetem tudósai felfedezték, hogy az Archaikum „egyszerű” szerveződései is rendelkeztek ezekkel. Megfigyelték, hogy a Yellowstone-i meleg források mikrobái az erős sav ellenállást nemcsak a genetikán, hanem az epigenetikán keresztül is átörökítik.

 

„A meglepő az, hogy ez megvan ezekben a viszonylag primitív organizmusokban, amelyeket mi ősinek ismerünk,” nyilatkozta Blum, Charles Bessey a Nebraskai Biológiai Tudományok professzora. „Úgy gondoltunk erre eddig, mint ami (evolúciósan) új dolog. Azonban az epigenetika nem egy új szereplő a bolygón.”

 

A felfedezés „arra vonatkozó kérdéseket vet fel … hogy az eukarióták és az őslények hogyan kezdték el alkalmazni az epigenetikát az öröklődés metódusaként.” Összeütközésbe kerülnek akkor, ha egy még korábbi közös ős már rendelkezik ezzel, vagy ha duplán fejlődik ki. „Ez egy igazán érdekes koncepció egy evolúciós megközelítésből,” állítja egy doktorhallgató, aki résztvevője a kutatásnak. A neo-darwinizmus kritikusai ezeket a lehetőségeket valószínűleg az „érdekestől” eltérő módon írnák le. Képtelenségnek talán, vagy félrevezetőnek.

 

Epigenetika a növényekben

 

A PNAS-ban megjelent tanulmány tömören azt találta, hogy „a növények ivartalan szaporodása során a szervekre jellemző epigenetikus jelek részleges fennmaradása öröklődő fenotipikus variációkhoz vezet.” Az azonos genommal rendelkező klónok miért különböznek? A válasz: epigenetika.

 

Azt találtuk, hogy a klonális utódokban megjelenő fenotípusos újdonságok összefüggésben vannak azokkal az epigenetikus lenyomatokkal, amelyeket a szerv a regeneráció érdekében kifejez. A szervspecifikus lenyomatok közül némelyik fenntartható a klonális folyamat és a sejtosztódás későbbi ciklusai során. Felfedezéseink alapvetőek az ivartalan szaporodásból származó epigenetikus változatosság jelentőségének megértésében, valamint számottevő következményekkel jár a jövőbeli biotechnológiai alkalmazásokra nézve.

 

Nem-genetikus rend

 

Van egy sejtszintű jelenség, amely azért rendkívül érdekes, mert a sejtmembránnak egy újonnan felfedezett szerkezeti rendjét tárja fel. Ez a strukturális rend bizonyára valamilyen módon öröklődik, azonban vélhetően kevés köze van a génekhez. A biokémikusok egy évszázadon át azt gondolták, hogy a sejtmembrán belső tere folyékony és rendezetlen, azonban további vizsgálatok kiderítették, hogy ez az űr zavaros, mivel a tisztítószerek roncsolást idéztek elő a membránban. Ma már a Virginia Állami Egyetem kutatói, a Nobel-díjas Joachim Frank-kal karöltve egy szerek nélküli új módszert kezdtek alkalmazni. Meglepődtek – sőt inkább megriadtak – amikor rátaláltak egy, a molekulák közötti szabályos hatszögű 3D-s struktúrára a lipid kettős rétegben. Van valamilyen oka ennek a szabályos struktúrának?

 

Ahol a korábbi modellek egy folyékony, kvázi strukturálatlan lipid réteget mutattak – egy gyakran idézett tanulmány ezt különböző egymásba öntött oliva olajjal hasonlította össze – a Virginiai Egyetem csapata megdöbbent, amikor a membránon belül egy tisztán kivehető hatszögletű struktúrát fedezett fel. Ez annak feltevésére késztette a kutatókat, hogy a lipid réteg érzékelőként és energiaátalakítóként is viselkedhet egy membrán-fehérje szállítón belül.

 

„A legmeglepőbb eredmény az a nagyfokú rend, amellyel a lipid molekulák összeállnak, és az, hogy ezek még a kimeneti csatorna funkcionális ciklusában is együttműködhetnek,” állítja Joachim Frank PhD, a Columbia Egyetem 2017-es kémiai Nobel-díjasa és a tanulmány társszerzője. „Ez ellentétes a korábbi várakozásokkal, mivel azt tanultuk, hogy a lipidek folyékonyak és rendezetlenek a membránban.”

 

A PNAS-ben megjelent tanulmányuk nem közöl semmit a genetikáról, tehát ez a folyamat talán a lipidekben és a fehérjecsatornákban lezajló kölcsönhatások során megy végbe. Bármi is okozza ezt a szabályos elrendezést, úgy tűnik, hogy kölcsönhat a transzmembrán csatornákkal, alkalmazkodva a fehérjék folyamatos átalakulásához, különösen az AcrB elnevezésű szállító fehérjéhez. A csatorna körüli hatszögletű háló nélkül és pusztán egy rendezetlen folyadékkal a csatornák tevékenysége kevésbé lenne hatékony, amely olyan, mint egy ökölvívó, aki edzőtárs nélkül a levegőt csapkodja. Ráadásul a hatszögű háló a membrántól továbbítja a csatorna aktivitását a szomszédos részek felé. Lenyűgöző!

 

Meghatározott fehérje-kapcsolatok segítségével a lipid kettősréteg érzékeli a minden áteresztő membrán doménben lezajló folyamatos változásokat, és aztán ezen változások hatásait átalakítja a lipid kettősrétegen keresztül a szomszédos protomereknek az üreges lipidek és az AcrB trimer közötti viszkózus kölcsönhatásban.

 

Egy újabb csapás a központi dogmára

 

Mauro Modesti a Science-ben fejti ki véleményét az új felfedezésről, „egy csipetnyi RNS elősegíti a DNS helyreállítását.” A genetikának az a központi nézete, mely szerint a DNS vezérmolekulaként áramlásirányban ellenőriz mindent visszacsatolás nélkül, már azóta haldoklik, mióta először elkezdték tanítani az 1960-as években. A Science-nek ugyanebben a kiadványában egy cikk felfedi, hogy az RNS nélkülözhetetlen szerepet játszik a DNS-helyreállításban. Mit jelent ez? Modesti elmagyarázza,

 

Pryor és munkacsoportja arról a meglepő felfedezésről tudósítanak, hogy a ribonukleotidok gyakran beleolvadnak a megtört DNS-végződésekbe, amely fokozza a helyreállást. Ez a fontos felfedezés feje tetejére állítja a molekuláris biológia központi tételét annak bemutatásával, hogy a ribonukleotidoknak a DNS-be való átmeneti beágyazódásának biológiai funkciója van.

 

A genetikai meghatározottság tovább él

 

Annak az elgondolásnak, hogy az emberek bábjai a génjeiknek, hosszú története van, amely leginkább negatív. Az öröklődésbeli determinizmus aláássa a szabad akaratot és az egyéniséget, valamiféle fizikai tényezőt adva az embernek, amit okolhat a problémáiért. A materialisták folytatják a rossz szokást, amint a Nature Scientific Reports cikke bemutatja, „Az eudaimónikus és a hedonista jól-lét genetikai megközelítése.” Az Amsterdami Egyetem cikke nyíltan kijelenti: „Az első genetikai változat felfedezése összefüggésben van az élet értelmével.” Azonban lehetséges-e olyasvalamit a gének szintjére redukálni, ami pszichológiai vagy akár spirituális?

 

220.000 személy DNS-ét vizsgálták meg, és egy kérdőívet töltettek ki velük. Azt mondják, hogy a genetikai variációk „főként a központi idegrendszerben fejeződnek ki, különböző agyterületek bevonódását mutatva.”

 

„Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az emberek közötti genetikai különbözőségek nemcsak a boldogságszintben meglévő különbségekben játszanak szerepet, hanem az élet értelmére vonatkozó különbözőségekben is. Az élet értelme alatt az élet céljának a keresését értjük.”

 

Ezek a kutatók felismerték valaha, hogy a korreláció nem ok-okozati viszony? Megvizsgálták a saját génjeiket? Kitöltöttek kérdőívet azt mondván, hogy boldogságot éreztek, amikor genetikai determinizmust feltételeztek? Génjeik előre meghatározták életszemléletüket? Ha igen, hogyan hihet bennük bárki is? Mit tanítanak az egyetemek a tudósoknak manapság?

 

A neo-darwinizmus leegyszerűsített elképzelései addig tűntek hihetőbbnek, míg az új technológiák felfedték a sejtekben végbemenő lenyűgöző tervezettség bizonyítékát. Ha a trend folytatódik, a 2019-es egy nagyszerű év lesz az intelligens tervezettség számára.

 

Photo: Grand Prismatic Spring, Yellowstone Nemzeti Park, Brocken Inaglory által [CC BY-SA 3.0 or GFDL].