Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: crossing over

Recombinatie en evolvability

In afwachting van het nieuwe blog van Gert Korthof, dat ik hier zal linken zodra het uitkomt, nog wat extra informatie betreffende het interessante concept van evolvability (zie voorgaande blogbericht).
Na het geweldige
artikel van Arjan de Visser en Santiago Elena gelezen te hebben, is het duidelijk dat Joris van Rossum dat niet gelezen heeft voor het schrijven van zijn proefschrift. Dit is dan alvast een kritiekpunt, waar Gert Korthof misschien ook nog meer over te zeggen heeft.

Wat Joris van Rossum doet is selectief citeren. Hij citeert één zinnetje uit het abstract van het betreffende artikel, dat zou moeten aantonen dan men echt niet zou weten hoe het zit met seksuele reproductie en dat men daarover nog in het duister zou tasten. Het betreffende citaat in het proefschrift bevindt zich op pagina 128 en zegt het volgende:

“…while others again simply claim that ‘despite many years of theoretical and experimental work, the explanation of why

sex is so common as a reproductive strategy continues to resist understanding’[De Visser and Elena 2007: p. 139].

Dit citaat dient in het artikel van de Visser en Elena als inleiding voor een review die juist laat zien hoe selectie van seksuele reproductie mogelijk is. Had van Rossum het maar doorgelezen want dan had hij het relatief recente concept van evolvability kunnen ontdekken en had hij kunnen zien dat selectie wel degelijk verantwoordelijk kan zijn voor het ontstaan van seksuele reproductie.

Het artikel van de Visser en Elena laat zien hoe recombinatie gedurende de meiose de mogelijkheid schept voor de associatie van twee of meer ‘gunstige’ genen op hetzelfde chromosoom. Door recombinatie kunnen deze op hetzelfde chromosoom terecht komen en het organisme een hogere fitness verlenen. Dezelfde redenering gaat op voor ‘ongunstige’ mutaties. Deze kunnen door recombinatie op hetzelfde chromosoom terecht komen. Het organisme verdwijnt door selectie uit de populatie waardoor de genenpool als met twee (of meer) vliegen in één klap zijn ongunstige genen kwijt is. Je kunt daarom stellen dat evolutie veel sneller gaat en dat er sprake is van een toename in evolvability. 

Volvox

Volvox (zie box 1 in het artikel)

Dit alles moet natuurlijke afgezet worden tegen aseksuele voortplanting. Daarbij gaan ‘gunstige’ genen, die bij gebrek aan recombinatie zich in verschillende individuen bevinden concurrentie aan. Het ‘betere’ gen wint, maar dat ander gen dat lang niet slecht was verliest en verdwijnt. Niet onbelangrijk is ook het feit dat bij variërende selectiedruk de zich seksueel voortplantende organismen in aantal winnen van de zich aseksueel voortplantende populaties. Dit is in lijn met de verwachtingen als men aanneemt dat seksuele reproductie de evolvability doet toenemen. De conclusie van de Visser en Elena is dat er nog veel studie nodig is met korte en lange termijn-modellen om deze processen te verduidelijken.

Dit is een zeer beknopte weergave van hetgeen mij interesseerde in het artikel en ik kan dus ook beticht worden van selectief concluderen. Maar dit is dan ook geen proefschrift en het artikel kan door iedereen gelezen worden en hier onder becommentarieerd worden.

Met dank aan Gert Korthof en Dr. Arjan de Visser voor het complete artikel.

Correctie (16-02-2013):
Ik vernam van Arjan de Visser dat evolvability, zoals het in zijn review gebruikt wordt, niet alleen gebaseerd is op een toename in adaptie, maar eerder op een toename van de potentie tot adaptie door bijvoorbeeld veranderingen in de genetische architectuur. Het gaat dan om effecten die de kans op evolutionair uitsterven van een seksuele lineage verlagen doordat er een toegenomen potentie te adapteren aan nieuwe, onvoorziene omstandigheden ontstaat.

Evolvability

Naar aanleiding van het proefschrift van Joris van Rossum is het de moeite waard de evolutie van evolvability (evolueerbaarheid) onder ogen te nemen. Van Rossum stelt dat seksuele reproductie niet geselecteerd kan worden door natuurlijke selectie. Het lijkt mij dat seksuele reproductie een belangrijke bijdrage aan de evolvability van een soort of populatie levert. En net zoals evolvability geselecteerd kan worden, kan seksuele reproductie dat ook.

Evolvability is de capaciteit van een systeem om adaptieve evolutie voort te brengen d.w.z. niet om slechts genetische variatie voort te brengen, maar adaptieve genetische variatie en daarmee te evolueren door natuurlijke selectie. Variatie door mutatie levert meestal ‘negatieve’ variatie op die meteen weggeselecteerd wordt. Adaptieve variatie daarentegen wordt gekenmerkt door voordelige mutaties. Modellen tonen aan dat biologische genomen zo gestructureerd zijn dat zij geneigd zijn meer voordelige mutaties voort te brengen. Evolutie heeft dus niet alleen ‘fittere’ organismen voortgebracht maar populaties van organismen die beter in staat zijn te evolueren.

cross-over-main

Crossing over

Seksuele reproductie zorgt er voor dat ons genoom gedurende de meiose d.w.z. gedurende de gametogenese of productie van geslachtscellen de chromosomen van vader en moeder door elkaar mengt. Er vindt crossing over plaats door middel van recombinatie van de homologe sequenties op de langs elkaar liggende homologe chromosomen waarna deze gerecombineerde chromosomen over de ei- en zaadcellen verdeeld worden. Elke eicel en elke zaadcel bevat een totaal andere combinatie van DNA sequenties waardoor alle individuen van het nageslacht van twee ouders van elkaar verschilt. Je kunt dus ook niet stellen dat slechts de helft van ons genetisch materiaal gebruikt wordt. De kans dat het nageslacht zal voortleven wordt op deze manier vergroot. Ook de stress-bestendigheid van het nageslacht wordt daarmee vergroot, d.w.z. in een snel veranderende omgeving is er altijd wel een individu met de juiste genencombinatie die de situatie aankan.

Voorbeelden waarin gedurende stressvolle periodes organismen die zich anders aseksueel voortplanten juist seksueel gaan voortplanten zijn bladluizen en een zoetwaterslak. Dit betekent dat seksuele voortplanting een voordeel biedt in snel veranderende omgevingen.

Footnotes to Plato

because all (Western) philosophy consists of a series of footnotes to Plato

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più - blog personale di Paolo Minucci

Scientia Salon

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

A Public House for Science

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers liken dit: