Naukowcy odkryli nowe funkcje DNA. Jakie konsekwencje dla neodarwinizmu będzie miało odkrycie i badanie funkcji „nakładających się genów”?

                                                                 James Shapiro

Wczoraj na pewnej grupie dyskusyjnej przeprowadziłem tasiemncową dyskusję na temat zabawnego  tekstu Jamesa Shapiro, w którymi nieudolnie odżegnuje się od powiązań z teorią inteligentnego projektu i udaje oburzenie na to, że kreacjoniści cytowali jego książkę w jakimś podręczniku. Dobra mina do złej gry. Neodarwiniści (na czele z jego kolegą J. Coyne) wieszają psy na Shapiro, ale są zadowoleni, że oficjalnie jest w ich obozie. I chyba o to chodzi w całym tym teatrem, jaki tworzy wokół siebie James Shapiro.; http://www.huffingtonpost.com/james-a-shapiro/misquoting-science-in-the_b_4390713.html


Dzisiaj zapoznałem się z innym artykułem Shapiro i złość mi na niego przeszła w jednej chwili. Wprawdzie nowe odkrycia na temat funkcji kodu genetycznego są mi już znane (cały światowy internet [oprócz zacofanego polskiego] już od kilku dni o tym huczy!). Artykuł Jamesa Shapiro jest o tyle ciekawy, że nawiązuje do teorii ewolucji. Jeszcze wczoraj (zanim przeczytałem artykuł Jamesa Shapiro) napisałem jednemu dyskutantowi, że te nowe odkrycia, dotyczące nakładania się na siebie kodu genetycznego, niosą poważne konsekwencje dla neodarwinizmu. Jeżeli gen, jak niektóre wirusowe opisane przez Jamesa Shapiro (wczoraj też o tym pisałem), potrafi kodować dwa białka, a przełączenie z kodowania jednego białka na kodowanie drugiego białka zależy od przesunięcia ramki odczytu, to w jaki sposób jedna mutacja może równocześnie poprawić działanie dwóch genów zlokalizowanych na tej samej sekwencji DNA?
Jest bardzo mało prawdopodobne, aby w obu przypadkach mutacja okazała się korzystna. Ponieważ (teoretycznie) jedna mutacja może poprawić działanie jednego genu,a drugiego uszkodzić. Czyli znowu pojawia się nowy problem mutacji wielokrotnych, potrzebnych do tego aby zaszła ewolucja! Innymi słowy dwie (lub więcej) mutacje pozytywne musiałoby się pojawić  tej samej sekwencji kodującej dwa różne białka. Inną tajemnicą jest w jaki sposób ewolucja mogła w ogóle wytworzyć takie nakładające się na siebie geny (?) Przecież, żeby stworzyć taką precyzyjną sekwencję należy dysponować znajomością matematyki wyższej na poziomie geniusza!

Wracając do nowego odkrycia należy stwierdzić, że taki problem dotyczy większości sekwencji genetycznych należących do wszystkich organizmów na świecie (prokariotycznych i eukariotycznych), ponieważ jak pokazują nowe badania takie nakładanie się na siebie genów w biologii jest bardzo powszechnym zjawiskiem (genów odpowiedzialnych za ekspresję genów, jak i genów kodujących białka).

Jakiś czas temu jeden profesor biologii napisał mi, że chce dożyć czasów, kiedy się wyjaśni, w jaki sposób 30 tysięcy genów jest w stanie zakodować 3 razy tyle białek w organizmie człowieka. Może to nowe zjawisko (oprócz alternatywnego składania genów) niesie takie wyjaśnienie?

W miarę rozwoju nauki neodarwinizm się cofa. W miarę nowych odkryć (które sypią się jak z rękawa) neodarwinizm ma coraz większe problemy z nauką. Z nauką nie z religią.;

– – – – – – – –

http://www.huffingtonpost.com/james-a-shapiro/dna-as-poetry-multiple-me_b_1229190.html

Among the most mysterious features of evolving genomes are stretches of DNA that carry two or more kinds of information in a single sequence.

In the 1950s to 1970s, molecular biologists were sure that each DNA sequence could not encode more than one polypeptide chain. The reason was that a single mutation would then possibly alter two different proteins, greatly reducing the chance of a beneficial change happening for evolution. But in 1977 Fred Sanger and his colleagues sequenced the genome of the small bacterial virus ΦX174. They discovered overlapping coding regions where two different reading frames* were utilized simultaneously; a single DNA sequence encoded segments of two different proteins.

[…..]

Another question is harder to answer: How do multiple messages come to be inscribed in a single sequence in the course of evolution? This is an evolutionary mystery, especially when the second message has a complex structure. My own particular intellectual headache comes from structures called „shufflons” found in some bacteria that use them to diversify extracellular protein structures. Variability in surface proteins is advantageous in extending the range of specific cell-cell attachments for transfer of DNA and other macromolecules.

[…..]

Such remarkable protein diversifying systems in bacterial genomes pose a mystery. How do the recombination sites evolve within sequences encoding functional proteins? It does not make sense to argue that each one evolved by selection operating a few nucleotides at a time; there is no benefit until at least two complete recombination signals are present. Moreover, known mechanisms for duplicating and inserting copies of a complex DNA signal at multiple locations generally disrupt coding capacity. Further, as in mammalian dual-coding regions, we do not understand how both strands evolve simultaneously to encode functional protein segments.

At a time when we pride ourselves for being able to read DNA sequences with increasing speed, it is salutary to keep in mind that we are still far from knowing how to interpret the complex overlapping meanings contained in the genomic texts we store in our databases. DNA, like poetry, often has to be read in several ways.

* READING FRAME: Every DNA strand has three „reading frames” for translating the sequence into amino acids, which occurs three nucleotides (= 1 codon) at a time. Starting one nucleotide back or one nucleotide forward shifts the reading frame to a different sequence of codons. For example, the DNA sequence **AAGGCCAGCTGC** can be read as (AAG)-(GCC)-(AGC)-(TGC), (*AA)-(GGC)-(CAG)-(CTG)-(C**), or (**A)-(AGG)-(CCA)-(GCT)-(GC*) in each of the three reading frames. […..]

Oto najnowsza praca na ten temat:

http://www.sciencemag.org/content/342/6164/1367

„Genomes contain both a genetic code specifying amino acids and a regulatory code specifying transcription factor (TF) recognition sequences. We used genomic deoxyribonuclease I footprinting to map nucleotide resolution TF occupancy across the human exome in 81 diverse cell types. We found that ~15% of human codons are dual-use codons (“duons”) that simultaneously specify both amino acids and TF recognition sites. Duons are highly conserved and have shaped protein evolution, and TF-imposed constraint appears to be a major driver of codon usage bias. Conversely, the regulatory code has been selectively depleted of TFs that recognize stop codons. More than 17% of single-nucleotide variants within duons directly alter TF binding. Pervasive dual encoding of amino acid and regulatory information appears to be a fundamental feature of genome evolution.”

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/12/131212142151.htm

„A. B. Stergachis, E. Haugen, A. Shafer, W. Fu, B. Vernot, A. Reynolds, A. Raubitschek, S. Ziegler, E. M. LeProust, J. M. Akey, J. A. Stamatoyannopoulos. Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution. Science, 2013; 342 (6164): 1367 DOI: 10.1126/science.1243490

Dec. 12, 2013 — Scientists have discovered a second code hiding within DNA. This second code contains information that changes how scientists read the instructions contained in DNA and interpret mutations to make sense of health and disease.

A research team led by Dr. John Stamatoyannopoulos, University of Washington associate professor of genome sciences and of medicine, made the discovery. The findings are reported in the Dec. 13 issue ofScience. The work is part of the Encyclopedia of DNA Elements Project, also known as ENCODE. The National Human Genome Research Institute funded the multi-year, international effort. ENCODE aims to discover where and how the directions for biological functions are stored in the human genome.

Since the genetic code was deciphered in the 1960s, scientists have assumed that it was used exclusively to write information about proteins. UW scientists were stunned to discover that genomes use the genetic code to write two separate languages. One describes how proteins are made, and the other instructs the cell on how genes are controlled. One language is written on top of the other, which is why the second language remained hidden for so long.

„For over 40 years we have assumed that DNA changes affecting the genetic code solely impact how proteins are made,” said Stamatoyannopoulos. „Now we know that this basic assumption about reading the human genome missed half of the picture. These new findings highlight that DNA is an incredibly powerful information storage device, which nature has fully exploited in unexpected ways.”

The genetic code uses a 64-letter alphabet called codons. The UW team discovered that some codons, which they called duons, can have two meanings, one related to protein sequence, and one related to gene control. These two meanings seem to have evolved in concert with each other. The gene control instructions appear to help stabilize certain beneficial features of proteins and how they are made.

The discovery of duons has major implications for how scientists and physicians interpret a patient’s genome and will open new doors to the diagnosis and treatment of disease.

„The fact that the genetic code can simultaneously write two kinds of information means that many DNA changes that appear to alter protein sequences may actually cause disease by disrupting gene control programs or even both mechanisms simultaneously,” said Stamatoyannopoulos.”

 

 

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