geen mutaties, geen evolutie

Een gastbijdrage van Leonardo da Gioiella

Se non ci fossero mai mutazioni, non potrebbe esserci evoluzione né selezione naturale. Ogni organismo sarebbe una copia perfetta dei genitori e le specie sarebbero fisse.

Met deze onzinzin begint een stukje tekst in L’EVOLUZIONE A FUMETTI, een introductie in de evolutie, een vertaling van Introducing Evolution van Dylan Evans (met illustraties van Howard Selina).
De onzinzin die daar staat luidt in gewoon NL:

Als er geen mutaties zouden optreden [bij de voortplanting] dan kon er geen evolutie bestaan noch natuurlijke selectie. Ieder organisme zou een perfecte kopie zijn van de ouders en de soorten zouden vast liggen.

Uiteraard is het eerste deel waar, maar wel een open deur. Vooral de context, en de toegevoegde illustratie maken het tot onzin.

De context spreekt van “ieder organisme”.
De illustratie toont 2 rijtjes van 3 mannen, als langs een spoorbaan getekend. Let wel: 2 verschillende mannen, de een blond, de ander donker, met elk twee klonen.

Als er geen mutaties zouden optreden ….
Wel, dan waren we vermoedelijk in de simpelste, meest primitieve eukaryoten blijven steken.
Misschien waren er dan wel helemaal geen eukaryoten gekomen.
Je zou je zelfs af mogen vragen: zouden er dan wel prokaryoten zijn gekomen.

Ik zou nu op kunnen houden, maar ik heb me vooral in die context verdiept.
Iemand zou kunnen zeggen: het kan toch zijn dat het optreden van mutaties op enig moment is opgehouden?
Wel, iemand heeft dat gezegd … of moet dat op zijn minst hebben gedacht. De iemand heeft het in deze context geplaatst: de schrijver van deze tekst.
Hij moet zich gerealiseerd hebben: geen evolutie, dan ook geen soorten.

Toch is hij verder gegaan.
Hij zegt: de soorten zouden vastliggen.
En hij illustreert de stelling met mensen die gelijk zijn.
Terzijde: één van die illustraties is verlevendigd met een moederaap en haar jong.

Er is dus het plantenrijk en het dierenrijk. En het zoogdier mens is in volle hevigheid present.

Waar komt dat allemaal vandaan.
Waar komen al die organismes, bouwstenen van de vastliggende soorten, vandaan?
De leerboeken over evolutie kunnen zo in de prullenbak worden gegooid. Er is immers geen DNA dat muteert.
En als het DNA niet muteert – ook geen natuurlijke selectie (ik ben het helemaal eens met de schrijver) én geen seksuele selectie én geen selectie door fokken of telen.

Er staan geen moeders op de illustratie, maar die kerels moeten ergens vandaan komen. Gelukkig is er nog de noodzaak om aan voortplanting te doen. Maar het plezier dat we daar nu aan beleven, zou dat er nog zijn?

’t Heeft natuurlijk zo zijn voordelen.
Geen doorfokken meer.
Geen doofstommen en geen blinden meer, dus je hebt ook geen doofstommeninstituut of blindeninstituut nodig. Nog wel blindenopvang, want er zullen vast nog wel misdadigers zijn, die vanwege de ernst van het misdrijf de ogen worden uitgestoken.

En, hoe gaan we ontdekken waar het allemaal vandaan komt.
Hier wordt een punt wat ik eerder in een discussie heb gemaakt overduidelijk gedemonstreerd: aan de output kun je nog niet het proces herkennen.
Er is geen muterend DNA, dus wie heeft die soorten op de wereld gezet? Zou de big bang verzonnen zijn als er geen evolutietheorie was geweest? En, zo ja, zou iemand dan geopperd hebben dat de soorten tijdens de oerknal, of vlak daarna, gevormd zijn, zoals de elementen, en dat ze uiteindelijk, na een lange reis door de ruimte, wachtend op een zich nog te vormen planeet, die ook nog een maan moest acquiren om te zorgen dat het water opkwam en afging, om daar dan neer te dalen?
Ik vrees dat de boekenkasten geleegd zouden zijn van boeken over evolutie.

Herman Bavinck,  theoloog, had nooit iets hoeven zeggen over ongeloof en evolutie.
En, daar gaat de schoen echt wringen, de boekenkasten zouden weer gevuld zijn met boeken over de grootsheid van de schepping. Want wie kan dat verhaal nog omver blazen als er geen Darwin had kunnen komen?

Se non ci fossero mai mutazioni, ...
Is het denkbaar dat een wezen een kopie van zichzelf zou maken met als enige “weeffout” dat de kopie geen weeffouten meer kan maken. Er wordt vanaf dat moment geen DNA meer gemuteerd bij de voortplanting. Hoe zou dat uitpakken?
Dus de schrijver krijgt gelijk: er zijn wel soorten, maar er wordt niks meer gemuteerd.

Nou ja, als dat een armoedzaaier zou overkomen, een tramp, zou er niks aan de hand zijn. Die zou seksueel wel uitgeselecteerd worden.

Maar wat te denken van Bach. Stel, die was een getrouwe kopie van zijn vader, geen mogelijkheid om nog mutaties te genereren. Dat hij een ander musicus is geworden dan zijn vader komt door de opleiding van zijn broer. Maar bij de nakomelingen gaat het hard. Wilhelm Friedemann en Carl Philipp Emanuel zijn echt klonen, ook in hun muziekproductie. Door vader gemaakt en gekneed. En moeder Maria Barbara, gewoon een nicht, doet dapper mee. Die paar mutaties die ze nog doorgaf tellen niet meer mee. Bach zelf, en zijn zonen en dochters merken al gauw dat de klonen prima functioneren, dus dat inteelt geen kwaad kan en … dat incest dus niet van de boze kan zijn! En omdat Bach goed verdient – in een tijd vol armoedzaaiers en tramps geen onbelangrijk gegeven! – besluiten ze hun toekomst veilig te stellen, en al snel zijn er een hoop JSB-tjes op de wereld gezet, precies zoals de illustratie uit mijn boekje suggereert.

Je moet toch niet aan de gevolgen denken.
Mozart zou zijn kop nog wel boven het maaiveld uitgestoken hebben. Haydn wellicht ook. Maar al snel wordt het muziekleven geheel gedomineerd door de JSB-tjes. Alleen nog maar toccata’s, passionen, Erbarme dich’s, Oratoria. Carl Philipp Emanuel zou geen bijdrage aan de Sturm und Drang geleverd hebben, en dat scheelt een behoorlijke slok op een borrel. De sonates van Schubert hadden we kunnen vergeten, zulke muzikale monumenten als de symfonieën van Bruckner of Mahler – geen kans. Het atonale systeem, of de toonklok van onze eigenste Schat … vergeet het maar.
Alles zou Bach geweest zijn wat de klok sloeg.
En alleen nog maar Soli Deo Gloria.

Ik moet er niet aan denken. Zelfs maar de suggestie dat er nog mogelijkheid tot verlichting in onze genen zou kunnen zitten zou verdwenen zijn.
En, let wel: ook geen Beatles hé. Alles was weggedrukt geworden.
Hoe lang, hoeveel aeonen zou het geduurd hebben voordat ene Rudolf Wijbrand Kesselaar opgestaan zou zijn als Rudi Carrell, en gezongen zou hebben … / dat ik de wijsjes en de sijsjes van de merels ken / ….

Dat zinnetje non […] evoluzione né selezione naturale doet me ook iets anders beseffen.
Eigenlijk zou ik nu kunnen zeggen: mutabiliteit is de drijvende kracht van de evolutie.
Maar … kan ik dat hier wel zeggen?
Dat riekt naar mutationisme.
En Marleen heeft zelf in een comment gezegd: Ik zie niets in het mutationisme als idee, …
Als gastschrijver mag ik natuurlijk schrijven wat ik wil, maar een beetje respect voor de gastvrouw mag natuurlijk wel.
Aan de andere kant, Masatosha Nei heeft het zelf gezegd met zijn theorie van mutation driven evolution: mutation is the driving force.
En daar is wel veel kritiek op gekomen, maar daar staan mensen als Wagner tegenover, die op dit blog toch heeft mogen gloriëren, … while not necessarily agreeing with Nei’s position, treat it as an alternative view relevant to reforming or improving evolutionary thinking … (wiki).

Dus ik zeg het toch maar.
Mutabiliteit is de drijvende kracht van de evolutie. Natuurlijke selectie en seksuele selectie, zijn een soort van hulpprocesjes geworden.

Al moet ik wel vrezen dat Marleen misprijzend – het zal wel zeer misprijzend zijn – haar wijze hoofd zal schudden.
Over zoveel domheid.
Van leonardo.

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 (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.

Dawkins en Gould

Ongeveer twee maanden geleden is er aan de Vrije Universiteit van Amsterdam een proefschrift verdedigd over seksuele reproductie en natuurlijke selectie. Natuurlijke selectie zoals gedefinieerd door Dawkins, Monod en Williams zou nooit tot de evolutie van seksuele reproductie geleid kunnen hebben.

Er is daarna veel kritiek op het proefschrift geweest door verschillend evolutiebiologen. De discussie waar ik hier naar verwijs is gaande op het blog van Gert Korthof. De inmiddels gepromoveerde Joris van Rossum stelt dat de verschillende biologen en met name Richard Dawkins uitgaan van het idee dat natuurlijke selectie op het gen inwerkt. Maar Dawkins stelt juist dat niet het gen maar het fenotype door natuurlijke selectie geselecteerd wordt; het gen is daarentegen de eenheid van selectie. Dawkins geeft in zijn boek ‘The Selfish Gene’ het voorbeeld van roeiers en een boot. De roeiers zijn de genen, ofwel de uniteiten van selectie en de boten zijn het fenotype (de eiwitten, de cellen, de organismen). De beste roeiers winnen de race, maar doen dat niet afzonderlijk. Het is de boot die wint en de roeiers krijgen allemaal een medaille (= worden doorgegeven aan de volgende generatie). Dit voorbeeld wordt door Dawkins nog verder uitgebreid maar heeft voor de discussie verder geen zin. Aangezien het proefschrift uitgaat van een fout gegeven is haar stelling ongefundeerd.

Naar aanleiding van de commentaren en discussies onder dit blogbericht van Gert Korthof is het wellicht interessant om er wat dieper op in te gaan. Er wordt daar bijvoorbeeld beweerd dat bepaalde veel voorkomende sequenties in ons genoom (ALU) geselecteerd zijn (selectie van een sequentie, is dat wel mogelijk ?) omdat ze veel voorkomen. Dit is een cirkelredenering: omdat een bepaalde eigenschap veel voorkomt is hij blijkbaar succesvol en dus geselecteerd. Op zich kan dit wel gezegd worden van alle fenotypen die we in de natuur vinden, maar dan gaat het inderdaad om fenotypen, terwijl veelvuldig voorkomende sequenties in het DNA bij het genotype horen. Eerst moet het bijbehorende fenotype van de succesvolle sequenties gevonden worden om te kunnen stellen dat ze geselecteerd zijn. Op dit punt wordt het belangrijk onderscheid te maken tussen wat er eerst komt: genotype, fenotype of selectie.

Zowel Richard Dawkins als Stephen Jay Gould zijn het er over eens dat het genotype het fenotype voortbrengt en dat dit laatste geselecteerd wordt, waarbij, zoals eerder gezegd, het gen de uniteit van selectie is en het fenotype aan selectie onderhevig is. Een verschil tussen beiden is, zoals Dawkins zelf zegt, dat hijzelf genen als de veroorzakers van evolutie ziet, terwijl Gould het genoom als passief register ziet van wat beter werkte en wat niet. Het lijkt er op dat Gould het genoom ziet als een opslagplaats voor hetgeen na natuurlijke selectie via het fenotype overblijft. Dawkins ziet het genoom of genotype daarentegen als de oorsprong van een fenotype waarop vervolgens selectie ingrijpt. Je kunt stellen dat beiden gelijk hebben en dat er een cirkel bestaat die steeds bij het genoom uitkomt. Dawkins vertrekt van het punt 0 ofwel het genotype (eerste generatie) dat vervolgens tot expressie komt en een fenotype voortbrengt dat eventueel (weg)geselecteerd wordt. Dit nieuwe fenotype is de drager van dit nieuwe genotype (0 +1; tweede generatie) enzovoorts. Het genoom is op deze wijze het passieve register van natuurlijke selectie. Zo wordt het mogelijk evolutie als een wenteltrap te beschouwen. Elke slag komt via het (veranderde) fenotype weer terug bij het (veranderde) genotype (0 + n). De wenteltrap heeft slechts een richting, laten we zeggen omhoog. Deze loopt gelijk aan het verstrijken van de tijd. Evolutie loopt dus van genotype naar fenotype en naar selectie van dit fenotype om en via een volgende slag van de wenteltrap weer naar het genotype.

Een andere discussie is die waar de oorsprong van evolutie gezocht moet worden. Wat is het nulpunt van Dawkins. Dit ligt waarschijnlijk in de zogenaamde RNA-wereld waar natuurlijke selectie plaatsvindt en ingrijpt op het fenotype van de RNA-moleculen. Zoals Schuster* beweert heeft het RNA zowel een genotype als een fenotype waarbij het genotype de sequentie is en het fenotype de structuur. Over wat er precies onder de structuur verstaan moet worden kan natuurlijk gediscussieerd worden.

Uit Wikipedia, Evolutieblog van Gert Korthof, *Schuster (pdf)

VK-wetenschapsdag: Overbevissing en (natuurlijke) selectie

de overbevissing wordt gekenmerkt door een aantal feiten. de netten die gebruikt worden, vissen uitsluitend de grote vissen waardoor de kleinere vissen overblijven. wordt er dan voor een tijdje gestopt met het vissen dan keren de grotere exemplaren niet zomaar terug. blijkbaar is het niet genoeg te wachten op het groter groeien van de kleinere vissen.

Dit fenomeen kan verklaard worden door het te bekijken vanuit selectie. In dit geval is het geen echte natuurlijk selectie omdat het de mens is die de kleine vissen selecteert door de grotere uit de populatie te verwijderen. Maar het mechanisme is hetzelfde.

Alle dieren en planten bereiken een bepaalde grootte of hoogte waarop ze vruchtbaar worden. Dit betekent dat ze hun genen kunnen doorgeven en dus ‘fit’ zijn. De grootte waarbij een vis zich voortplant heeft te maken met het voedsel dat hij vangt en de eventuele predators die hij moet ontwijken. De ideale grootte (leeftijd) van de vis waarop die zich voortplant ligt al sinds miljoenen jaren vast. Door de grote vissen te vangen selecteert de mens voor kleinere vissen. Deze kleine vissen overleven de selectie en moeten zich nu eerder voortplanten om voor nageslacht te zorgen, voordat ze eruit gevist worden. Vele studies wijzen uit dat dit precies is wat er gebeurt (Zie Science Daily). De vissenpopulatie past zich aan de visvangst aan en bestaat vervolgens uit vissen die zich bij kleinere afmeting voortplanten. De ideale grootte is tijdens de jarenlange overbevissing dus afgenomen. Het is daarbij de vraag of de kleinere afmeting een voordeel biedt voor het overleven in de oceaan. De oorspronkelijke afmeting van de vissen heeft immers miljoenen jaren de tijd gehad om deze ideale grootte te bereiken.

Diegenen die op de terugkeer van de grotere vissen wachten en denken dat ze alleen maar hoeven te wachten op het groter groeien van de overgebleven kleine vissen, krijgen nu te maken met tijdsschalen van evolutionair niveau en moeten misschien wel tientalle visgeneraties wachten totdat de oorspronkelijke visafmeting terugkeert.

Zonder enige notie van de evolutieleer (bedankt Mr. Darwin) kan dit probleem niet onderkend worden.

Om alle VK-wetenschapsdagblogs te lezen ga naar het bericht van Meneer Opinie en bekijk zijn infoblok (rechts).