ktsdesign / Shutter
Selde het ons omgewing so vinnig verander. Boonop stel ons onsself bloot aan lugbesoedelende stowwe, microplastics en ongekende vlakke van vet, sout en suiker in ons kos.
Omgewingsverandering is een van die dinge wat groot, ernstige mutasies in ons DNA kan veroorsaak wat vinnig tot siektes kan lei, soos kanker wat deur bestraling veroorsaak word. Maar ons DNA bevat ook baie klein, verborge mutasies. Alhoewel dit aanvanklik geen effek op ons het nie, danksy 'n boks genetiese truuks wat ons liggame gebruik om ons te beskerm, kan hierdie "kriptiese" variasies oor baie generasies opbou en dan weer lewendig word deur groot omgewingsveranderings.
Onlangse navorsing het getoon hoe belangrik hierdie kriptiese variasies vir evolusie is. Daar is 'n kans dat hulle kan wees agter die groeiende risiko probleme soos diabetes, kanker en hartsiektes, en kan selfs nuwe siektes oplewer. Maar hierdie mutasies kan ook verborge geskenke van ons voorouers wees wat ons in staat stel om vinniger aan te pas by die probleme waarmee ons te kampe het, van mediese toestande tot klimaatsverandering.
Veranderings aan DNA gekombineer met die natuurlike seleksieproses is dat spesies kan ontwikkel. Sommige genetiese variasies bied 'n selektiewe voordeel, en die individue wat dit het, is meer geneig om hul gene te oorleef en deur te gee, wat hulle geleidelik deur die spesie versprei. Enige veranderinge wat 'n nadeel is, verminder die oorlewing of voortplantingskanse vir 'n individu en sal minder waarskynlik aan toekomstige geslagte deurgegee word.
Buffer teen verandering
Kryptiese genetiese variasie gee ons 'n derde alternatief. Sommige veranderings in DNA het weinig of geen effek nie, en dit gee ook geen voordeel of nadeel nie, maar word deur generasies stadig opgebou. Hierdie variasies skuil op verskillende maniere. Eenvoudige organismes kan byvoorbeeld die impak van veranderinge in die omgewing op hul biologiese funksies verminder deur 'n proses bekend as kanalisering. Dit beteken dat geringe veranderinge aan hul DNA nie sigbare verskille veroorsaak nie.
Soms word gene selfs in verskillende dele van die DNA gedupliseer sodat dit wel voorkom oortolligheid in die stelsel. Enige veranderinge in die een geen kan dan deur die ander weggesteek word.
In komplekse lewensvorme word baie nuwe variasies ook nie gesien nie, want ons het twee weergawes van die meeste van ons gene (een van mamma en een van pa), en een van die weergawes is oorheersend oor die ander. Kryptiese genetiese variasies is resessief (nie oorheersend nie) in hierdie verhouding, en dus is dit nie onder normale omstandighede nie.
Daar is ook 'n paar baie klein veranderinge wat veroorsaak geen werklike verandering nie tot die biochemie van die organisme. Hulle kan miskien een komponent in 'n proteïen omruil vir iets soortgelyks.
Al hierdie dinge dien as 'n buffer teen fisieke veranderinge, waardeur 'n opbou van variasie in die DNA moontlik gemaak word wat eers sigbaar word as daar 'n beduidende verandering in die omgewing is. Baie navorsers op die gebied van evolusionêre genetika meen dat hierdie kriptiese genetiese variasie moontlik die probleem kan beantwoord van hoe spesies in die verlede vinnig kon aanpas by nuwe uitdagings. Die vinke van die Galapagos-eilande het Darwin gehelp om sy evolusieteorie te ontwikkel, en die vinnige skepping van die verskillende soorte vinkies wat hy gesien het, is heel waarskynlik 'n voorbeeld van kriptiese variasie by die werk.
Verligting eksperiment: fluoresserende groen E. coli bakterieë. KPWangkanont / Shutter
Dit is onmoontlik om hierdie verandering in diere of in die natuur in ag te neem, gegewe die meervoudige generasie-tydskale. maar navorsers aan die Universiteit van Zürich onlangs gebruik E. coli bakterieë om die belangrikheid van hierdie variasie in evolusie en aanpassing by nuwe omgewings te bewys.
In hul eksperimente het hulle 'n kunsmatige omgewing geskep waarin bakterieë wat groen fluoressensie kon produseer 'n voordeel bo die geel geproduseer het. Die navorsers het getoon dat bakteriese kolonies wat hoër vlakke van kriptiese variasie bevat vinniger na fluoresserende groen kon oorskakel.
Dit was 'n klein, onbeduidende verandering vir die bakterieë, maar 'n baie duidelike bewys van die konsep dat kriptiese variasie kan help om 'n spesie vinniger aan te pas by omgewingsverandering. Dit kan baie belangrik wees om die belangrikheid van kriptiese variasie in meer kritieke stelsels wat weerstand teen siektes en vatbaarheid beïnvloed, te verstaan.
Navorsers aan die Universiteit van Würzburg het getoon dat die vlak van kriptiese genetiese variasie in Neisseria meningitidis, 'n bakterie wat breinvliesontsteking kan veroorsaak, dra by tot die skadelike gevolg van die siekte. Hierdie hoër vlak van variasie is slegs 'n faktor wanneer die bakterieë die bloedstroom binnekom, maar het geen invloed op hul normale omgewing van die menslike keel nie.
'N Beter begrip van hoe hierdie bakterieë verander wanneer hulle in die bloed is, kan ons help om siektes soos breinvliesontsteking te beveg. Ons sal 'n beter begrip hê van hoe die simptome voorkom en dat dit noodsaaklik is om enige antibiotiese weerstandigheid aan te pak weggesteek in die DNA van die bakterie.
Ons eie DNA het ook hoë vlakke van kriptiese variasie. Die potensiaal vir kriptiese genetiese variante wat in ons DNA weggesteek is, word skielik nie so kripties nie, danksy veranderings in die omgewing.
Alhoewel ons steeds nie die presiese gevolge van kriptiese variasie verstaan ​​nie, is verskeie veranderinge in ons DNA, wat stil van ons voorouers geërf is, reeds gekoppel aan 'n groter risiko vir siektes soos asma or kanker. Vir mense met hierdie veranderinge, is dit meer geneig om blootstelling aan motoruitlaatgasse te hê.
Daar kan egter ook oplossings wees, sowel as probleme wat in DNA versteek is. Sou die kriptiese genetiese variasie ons en ander spesies 'n broodnodige lewenslyn kan gee as die wêreld warm word as gevolg van klimaatsverandering? Die verhoogde vermoë om vinnig te ontwikkel en aan te pas, is miskien alles wat bestaan ​​tussen 'n spesie wat aardverwarming en uitsterwing oorleef.