Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: knock-out

Arrival or survival

Andreas Wagner, een bekend evolutiebioloog, werkzaam in Zwitserland,  heeft zojuist zijn nieuwste boek gepubliceerd met als titel: The Arrival of The Fittest. Solving evolution’s greatest puzzle. Met een dergelijke titel trek je natuurlijk een groot publiek. Het boek is geschreven voor iedereen met een minimum aan wetenschappelijke achtergrond en interesse voor evolutiebiologie.

Andreas Wagner is erg enthousiast over zijn onderzoek en dat werkt altijd aanstekelijk.

Het volgende bericht is geen review, maar slechts een aantal opmerkingen, waar eventueel door andere lezers van het boek op ingegaan kan worden.

De titel suggereert een hoop, namelijk dat er uit de doeken gedaan zal worden waar de ‘fittest’ of ‘fitste’ (meest aangepaste) fenotypen vandaan komen. Er wordt gesuggereerd dat Darwin dit niet kon weten omdat hij niets wist van genen, laat staan van genetische netwerken, robustness en innovability.

Daarmee wordt geïmpliceerd dat ‘the fittest’, de best aangepaste zich al kan manifesteren voordat natuurlijke selectie enige invloed uitgeoefend heeft op welk fenotype het meest aangepast is. Dit is een vreemde gedachtegang want ‘the fittest’ of ‘meest aangepaste’ is per definitie het fenotype dat het best in zijn omgeving past. Het kan ook de beste replicator zijn die zich sneller repliceert dan de andere replicatoren in het milieu. Het is daarmee de best aangepaste replicator. Vanaf het moment dat het fenotype zich manifesteert, komt het in contact met de omgeving en is het onderhevig aan selectie. De term ‘fittest’ kan dus niet losgezien worden van de omgeving en van selectie. Arrival of the fittest is dan eigenlijk een verkeerd concept. Het suggereert dat er een ‘fittest’ kan ontstaan zonder dat deze geselecteerd wordt, puur en alleen door mutatie. Kortom, van de titel deugt niets.

Het belangrijkste punt in het boek van Wagner is evenwel het idee of concept van de libraries of bibliotheken. Hij stelt dat genen kunnen muteren, waarbij in veel tot bijna alle gevallen de mutatie geen effect heeft op het fenotype. Zo is het mogelijk verschillende ‘teksten’ te hebben voor eenzelfde ‘boek’. Deze libraries zouden uit meer dan drie dimensies bestaan. Daardoor zou het makkelijker zijn voor de ‘readers’, deze ‘libraries’ te ‘browsen’. Het is evenwel niet duidelijk wat of wie de ‘readers’ zijn en hoe dat ‘browsen’ in de praktijk plaatsheeft. Wagner beweert dat dit ‘browsen’ het eenvoudiger maakt voor de genen om nieuwe mutaties te ontdekken die een zelfde fenotype produceren. Nadat men zich het hele boek afvraagt hoe zich dit in de praktijk manifesteert, geeft Wagner op de laatste bladzijde toe dat het uitsluitend een concept is. Het zou verklaren waarom evolutie zo snel heeft kunnen plaatsvinden. Dit komt weer aardig in de buurt van het creationistische gedachtengoed.

George Peabody Library

George Peabody Library

Hij schrijft letterlijk dat het door deze ‘libraries’ mogelijk is geworden dat het leven zo snel geëvolueerd is en beweert dat we anders nog steeds met een wereld van bacteriën te maken zouden hebben. Nu moet er wel op gewezen worden dat bepaalde etappen in de evolutie niets te maken hebben met genetica. Bijvoorbeeld het ontstaan van eukaryoten en dan met name de endosymbiose hebben niets met genetica of mutaties te maken gehad. Daar stapt hij zomaar over heen.

Ik had begrepen dat dit boek onder andere over evolvability zou gaan. Nu bleek dat het voornamelijk ging over innovability ofwel de mogelijkheid van het genoom te innoveren. Innovability heeft te maken met genetische netwerken waardoor er robuustheid bestaat. Mutaties hebben daarbij vaak geen effect op het fenotype en kunnen dan als neutraal gezien worden. Dit ziet men met name in organismen waarbij een gen zodanig kunstmatig gemuteerd is dat het zijn functie verliest. Men spreekt dan van knock-out organismen. Het gebeurt vaak dat deze organismen geen verandering van het fenotype laten zien. Men spreekt dan van robustness. Robustness is een gevolg van de enorme netwerken die genen kunnen vormen. Valt er een gen uit, dan wordt die functie eenvoudigweg omzeild of vervangen door een ander pathway.

Het lezen van deze bibliotheken door de netwerken van genen is een mooi idee, maar is puur een concept, een idee in het hoofd van deze schrijver. Het veronderstelt ook dat er libraries klaarliggen, waar het leven uit kan kiezen. En dat lijkt mij te ver van de werkelijkheid afstaan.

Dan besluit hij ook met twee eigenaardige zinnen. Heel mysterieus en mooi, maar helaas zonder enige betekenis, al ken ik enkelen die er misschien wat in ontdekken.

 When we begin to study nature’s libraries we aren’t just investigating life’s innovability or that of technology. We are shedding new light on one of the most durable and fascinating subjects in all of philosophy. And we learn that life’s creativity draws from a source that is older than life, and perhaps older than time.

Uit:        The Arrival of the Fittest. Solving evolution’s greatest puzzle. Andreas Wagner 2014

Zie ook: Roeren in de oersoep voor een context rond dit boek.

Duplicatie van genen en de ontwikkeling van het menselijk brein

Drie dagen geleden is er in Cell een studie gepubliceerd die laat zien hoe in de mens een gemuteerde duplicatie van een gen de expressie van het oorspronkelijke gen onderdrukt. Als gevolg daarvan heeft er in het ontwikkelend brein een versnelling van de migratie van neuronen plaats. Bovendien is de groei van het aantal dendrieten (vertakte uitlopers van de zenuwcel die connecties vormen met andere zenuwcellen) vertraagd waardoor er van deze laatste uiteindelijk meer gevormd worden en er een groter brein ontstaat.

Neuronen en glia in de hippocampus van de muis

Het oorspronkelijke gen (SRGAP) is verantwoordelijk voor de rijping van de neuronen in het primatenbrein, in het bijzonder voor het leggen van connecties tussen deze hersencellen. Nu gebeurt het door fouten tijdens het kopiëren van het DNA of gedurende crossing-over dat genen gedupliceerd raken. Zo’n 5% van ons genoom bestaat uit duplicaties. Het onderzoek laat zien dat er in het menselijk brein meerdere duplicaties van dit gen zijn. De eerste duplicatie had zo’n 3,4 miljoen jaar geleden plaats en produceerde een inactief gen (SRGAP2B). De tweede duplicatie is een kopie van de eerste duplicatie en vormde het gen SRGAP2C dat een verkort eiwit produceert. Deze laatste duplicatie had 2,4 miljoen jaar geleden plaats ongeveer ten tijde van de overgang van Australopithecus naar Homo. Alle duplicaties bevinden zich op het chromosoom 1.

Dit verkorte eiwit blijkt de expressie van het oorspronkelijke gen (SRGAP) te onderdrukken en maakt de mens tot een ‘knock-out’ voor SRGAP. Door dit gen en de duplicaten in muizen te plaatsen kon men constateren dat tijdens de ontwikkeling van de hersenen de neuronen sneller migreerden en er langer over deden hun dendrieten te vormen, net zoals in het menselijk brein. Er is daarom meer tijd om connecties te vormen tussen de neuronen waardoor de hersenen wellicht een grotere potentie hebben gekregen in de mens. Dit is een belangrijk verschil tussen de verschillende primaten. Het mensenbrein rijpt veel langzamer dan dat van andere primaten en dit resultaat geeft wellicht aan wat de genetische achtergrond daarvan is. Een ander proces wat van belang is voor de rijping van de hersenen is de ‘pruning’ ofwel het snoeien van de vele synapsen en de leeftijd van het organisme waarop deze plaatsheeft.

Het is de eerste keer dat aangetoond wordt dat een duplicaat een effect heeft op de expressie van het origineel. Er zijn nog 30 andere eiwit-coderende genen die gedupliceerd raakten met de evolutie van het menselijk brein. De onderzoekers zullen deze genen nu beter bekijken om te zien of ook deze van invloed zijn op de ontwikkeling daarvan.

Uit Cell 1 en 2 en NatureNews

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: