‚Genetycy podważają model selekcyjnego wymiatania’

Z punktu widzenia obowiązującej na rynku idei naukowych syntetycznej teorii ewolucji (neodarwinizmu), ewolucja na poziomie osobniczym wygląda w ten sposób:

Podczas replikacji DNA następują błędy [mutacje]. Jedne są niekorzystne [śmiertelne/ letalne], drugie korzystne. Te korzystne zauważa dobór naturalny i selekcjonuje. Każda  korzystna zmiana  daje przewagę selekcyjną mutantowi. Pozostawia on więcej potomstwa niż inni członkowie populacji, ponieważ z założenia jest w jakimś stopniu ulepszony. Po jakimś czasie taka korzystna mutacja rozprzestrzenia się w całej populacji i w niej utrwala, bo potomstwo mutanta jest również udoskonalone i w walce o zasoby wygrywa z innymi członkami grupy [mówimy wówczas o zafiksowaniu się mutacji w populacji].

Kiedy populacja składa się już z  nosicieli  dobrej mutacji, u jednego z nich może wystąpić kolejna pozytywna mutacja i na tej samej zasadzie opanować populację – znowu eliminując konkurencję.

Później u jednego nosiciela dwóch pozytywnych mutacji następuje kolejna, trzecia korzystną mutacja. I tym razem ewolucja kieruje się identyczną regułą;  kolejne pozytywne mutanty opanowują populację eliminując osobniki, u których nie pojawiło się jakieś udoskonalenie.

To rozprzestrzenianie się pozytywnej mutacji w populacji neodarwiniści określają mianem selekcyjnego wymiatania. Odwołując się do metafory proces ten można  wyobrazić sobie następująco: kałuża to jakaś populacja. Rzucamy kamień na środek tej kałuży , czy gdziekolwiek indziej w obrębie zbiornika wody [co obrazuje zajście pozytywnej mutacji], w wyniku czego zaczynają rozchodzić się koliste fale obrazujące rozprzestrzenianie się pozytywnej mutacji sięgające aż do brzegów kałuży [brzegi obrazują granice populacji].

Neodarwiniści twierdzą ponadto, że podczas takiej ewolucji ma miejsce dobór kumulatywny, co ma uprawdopodobniać, że w kolejnych pokoleniach zajdą i utrwalą się wszystkie potrzebne mutacje.

Na podstawie kolejnej metafory postaram się wyjaśnić na czym według założeń neodarwinistów polega dobór kumulatywny: wyobraź sobie, że jakaś duża grupa osób gra w totolotka i musi trafić szóstkę.  Jeden osobnik trafił jedynkę [ten osobnik obrazuje mutanta z pierwszą pozytywną mutacją]. Później ten gracz wymazuje gumką wszystkie pięć źle trafionych liczb, pozostawiając jedynie prawidłową. Kseruje i rozdaje kopie kuponu z trafioną jedynką wszystkim innym graczom [co ma obrazować rozprzestrzenianie się pozytywnej mutacji], którzy tym czasem wyrzucają wszystkie źle wypełnione przez siebie blankiety.

Teraz istnieje już większa szansa, że któryś z graczy trafi drugą potrzebną liczbę z sześciu potrzebnych, ponieważ gra więcej graczy i każdy zaczyna tą turę od jednej prawidłowo skreślonej liczby.

Kiedy któryś z graczy trafi drugą wymaganą cyfrę znowu powiela prawidłowo wypełniony kupon i rozdaje wszystkim innym graczom. I wszystko zaczyna się od nowa, tylko tym razem gracze zaczynają od dwóch prawidłowo skreślonych numerów.

Dobór kumulatywny polega na tym, że każde kolejne trafienie bazuje na poprzedniej dobrze trafionej liczbie, co uprawdopodabnia szybkie skreślenie wymaganych sześciu liczb.

 

 

http://www.racjonalista.pl/index.php/s,38/t,39162


Europejscy i amerykańscy naukowcy podważają tradycyjne pojęcie ewolucji gatunku ludzkiego. Przez ostatnie 35 lat genetycy za główny motor ewolucji gatunku ludzkiego uznawali klasyczne zjawisko selekcyjnego wymiatania (ang. selective sweep), kiedy to dochodzi do szybkiego rozprzestrzenienia się korzystnej mutacji genetycznej w całej populacji ludzkiej. Jednak wyniki badania opublikowanego w czasopiśmie Science sugerują, że takie wydarzenia mogły mieć miejsce sporadycznie i nie wpłynęły w znaczący sposób na historię naszego gatunku. W badaniu zawarto tezę, że zamiast tego podstawowym napędem zmian w ludzkim fenotypie mogły być niewielkie modyfikacje w wielu genach, wobec czego zwrócono uwagę na konieczność opracowania nowych modeli w celu prześledzenia genetycznych etapów ewolucji.

Po przebadaniu sekwencji niemal 200 genomów ludzkich badacze stwierdzili, że znaleźli nowy dowód przeciwko tezie, iż to zjawisko selekcyjnego wymiatania było dominującym sposobem ludzkiej adaptacji.

„Wyniki naszych badań sugerują, że niedawny proces adaptacji wcale nie miał postaci pojawiających i rozpowszechniających się jednostkowych zmian o znacznym wpływie, ale chodziło raczej o częste przesunięcia w wielu miejscach w genomie” – mówi współautorka, dr Molly Przeworski, profesor na Uniwersytecie Chicago w Stanach Zjednoczonych, specjalizująca się w genetyce, ekologii i ewolucji ludzkiej. „Z wyników można wnioskować, że adaptacja gatunku ludzkiego, podobnie jak wiele powszechnych chorób trapiących nasz gatunek, ma złożoną architekturę genetyczną”.

Zgodnie z klasycznym modelem selekcyjnego wymiatania, kiedy pojawia się nowy i korzystny gen, szybko rozpowszechnia się on w populacji. Ze względu na swój szybki wzrost gen utrwala się w genomie w mniej zróżnicowanej postaci niż w przypadku genu rozpowszechniającego się w wolniejszym tempie. Genetycy korzystali z tego modelu, poszukując segmentów genetycznych otoczonych obszarami o niskim zróżnicowaniu, zgodnie z teorią – stanowiącymi znamię zjawiska selekcyjnego wymiatania.

Zastosowanie tego modelu pozwoliło wyodrębnić ponad 2000 genów (jest to odpowiednik ok. 10% ludzkiego genomu), co sugerowałoby, że selekcyjne wymiatanie było zjawiskiem o wysokiej częstotliwości, które napędzało ewolucję gatunku ludzkiego, pozwalając mu znacznie wyprzedzić w rozwoju jego przodków z rzędu naczelnych.

„Model selekcyjnego wymiatania został wprowadzony w 1974 r. i od tego czasu stanowił raczej model centralny” – mówi dr Przeworski. „Można zdecydowanie stwierdzić, że to właśnie na tym modelu opierały się wszystkie wykonane do tej pory badania selekcji, u ludzi i u innych organizmów”.

Jednak obszary niskiej różnorodności wokół segmentów genetycznych mogły powstać także w wyniku innych mechanizmów ewolucyjnych. W badaniu mającym na celu określenie, czy zjawisko selekcyjnego wymiatania było główną przyczyną powstawania tych obszarów, zespół wykorzystał dane 179 osób przebadanych w ramach projektu 1000 Genomes, międzynarodowej próby skatalogowania zróżnicowania w obrębie gatunku ludzkiego.

„To jest naprawdę przełomowy zbiór danych, który umożliwił przeprowadzenie po raz pierwszy tego typu analizy” – mówi profesor Ryan Hernandez z wydziału nauk bioinżynieryjnych i terapeutycznych z Uniwersytetu Kalifornia w San Francisco (UCSF).

Zespół badawczy analizował geny z podstawieniami genetycznymi charakterystycznymi dla gatunku ludzkiego, w których sekwencja nukleotydów różni się od sekwencji występującej u blisko spokrewnionych z ludźmi gatunków naczelnych. „Zróżnicowanie fenotypiczne u ludzi nie jest tak prostym zjawiskiem, jak nam się wydawało” – wyjaśnia dr Hernandez. „Koncepcja, zgodnie z którą adaptacja gatunku ludzkiego może przebiegać za pomocą pojedynczych zmian w poziomie aminokwasu, to całkiem interesujący pomysł. Wspaniałe jest, że dysponujemy kilkoma konkretnymi przykładami, gdzie takie zmiany zachodziły, ale jest to zbyt uproszczony pogląd”.

Dalsze dowody przeczące powszechności występowania zjawiska selektywnego wymiatania dostarczyło porównanie zróżnicowania genomu u rozmaitych populacji. Jako że populacje nigeryjska, europejska i chińska/ japońska rozdzieliły się mniej więcej przed stu tysiącami lat, a następnie przystosowały się do odmiennych środowisk, częste występowanie zjawiska selekcyjnego wymiatania powinno było – zgodnie z oczekiwaniami – utrwalić wyraźne różnice genetyczne pomiędzy populacjami.

Dr Przeworski podsumowuje badanie następująco:

„Wyniki owych badań poddają w wątpliwość, jak wiele jeszcze można odkryć przy zastosowaniu podejścia selekcyjnego wymiatania, a także napełniają nas sceptycyzmem, jeżeli chodzi o potwierdzenie osiągnięć w ramach dotychczasowych badań”.

W badaniach uczestniczyli eksperci z Izraela i Zjednoczonego Królestwa.

Hernandez, R.D., et al. (2011) Classic selective sweeps were rare in recent human evolution. Science 331: 920-924. DOI: 10.1126/science.1200109.

Jakby nie patrzeć z tego nieco zagmatwanego artykułu jasno wynika, że neodarwiniści popadli w niezłe tarapaty. Tego typu badania, które nawet w tym artykule usiłują jakoś odtłumaczać sami ich autorzy, a ich konsekwencje łagodzić w oczach opinii publicznej bagatelizując sprawę, podcinają gałąź, na której sami od lat siedzą.

Skomentuj

Please log in using one of these methods to post your comment:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s