Rzadko kiedy nasze środowisko zmieniło się tak szybko. Oprócz zmian klimatycznych narażamy się na zanieczyszczenia powietrza, mikrodrobiny oraz bezprecedensowy poziom tłuszczu, soli i cukru w naszej żywności.
Zmiana środowiska jest jedną z rzeczy, które mogą powodować duże, poważne mutacje w naszym DNA, które mogą szybko doprowadzić do chorób, takich jak rak wywołany promieniowaniem. Ale nasze DNA zawiera również wiele drobnych ukrytych mutacji. Chociaż początkowo nie mają one na nas wpływu dzięki zestawowi sztuczek genetycznych, których nasze ciała używają, aby nas chronić, te „tajemnicze” wariacje mogą narastać przez wiele pokoleń, a następnie zostać ożywione przez duże zmiany środowiskowe.
Ostatnie badania wykazały, jak ważne są te tajemnicze wariacje dla ewolucji. Jest szansa, że mogą być za rosnącym ryzykiem problemów, takich jak cukrzyca, nowotwory i choroby serca, a nawet mogą powodować nowe choroby. Ale te mutacje mogą być również ukrytymi darami od naszych przodków, które umożliwią nam szybsze przystosowanie się do problemów, z którymi się borykamy, od schorzeń po zmiany klimatyczne.
Zmiany w DNA w połączeniu z procesem doboru naturalnego umożliwiają gatunkom ewolucję. Niektóre odmiany genetyczne zapewniają przewagę selekcyjną, a osoby, które je posiadają, mają większe szanse na przeżycie i przekazanie swoich genów, stopniowo rozprzestrzeniając je na cały gatunek. Wszelkie zmiany, które są niekorzystne, zmniejszają szanse przeżycia lub reprodukcji jednostki i są mniej prawdopodobne, że zostaną przekazane przyszłym pokoleniom.
Bufor przed zmianą
Tajemnicza zmienność genetyczna daje nam trzecią alternatywę. Niektóre zmiany w DNA mają niewielki lub żaden wpływ, nie dając ani przewagi, ani wady, ale powoli narastają z pokolenia na pokolenie. Te różnice ukrywają się na różne sposoby. Na przykład proste organizmy są w stanie zmniejszyć wpływ zmian w środowisku na ich funkcje biologiczne za pomocą procesu znanego jako kanałowanie. Oznacza to, że drobne zmiany w ich DNA nie powodują widocznych różnic.
Czasami geny są nawet powielane w różnych częściach DNA, tak że istnieje redundancja w systemie. Wszelkie zmiany w jednym genie mogą być następnie ukryte przez inne.
W złożonych formach życia wiele nowych odmian jest również niewidocznych, ponieważ mamy dwie wersje większości naszych genów (jedną od mamy i jedną od taty) oraz jedna z wersji jest dominująca nad drugim. Tajemnicze zmienności genetyczne są w tym związku recesywne (nie dominujące), a więc w normalnych warunkach nie są widoczne.
Jest też kilka bardzo drobnych zmian, które nie powodują żadnej prawdziwej zmiany do biochemii organizmu. Być może zamieniają jeden składnik białka na coś bardzo podobnego.
Wszystkie te rzeczy działają jak bufor przeciwko fizycznym zmianom, umożliwiając nagromadzenie zmienności w DNA, która staje się widoczna tylko wtedy, gdy następuje znacząca zmiana w środowisku. Wielu badaczy z dziedziny genetyki ewolucyjnej uważa, że ta tajemnicza zmienność genetyczna może odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób gatunki były w stanie szybko przystosować się do nowych wyzwań w przeszłości. ten zięby z wysp Galapagos pomógł Darwinowi rozwinąć jego teorię ewolucji, a szybkie tworzenie różnych rodzajów zięb, które widział, najprawdopodobniej jest przykładem tajemniczej zmienności w działaniu.
Eksperyment świetlny: fluorescencyjny zielony E. coli bakteria. KPWangkanont/Shutterstock
Zaobserwowanie tej zmiany u zwierząt lub na wolności jest niemożliwe, biorąc pod uwagę wielopokoleniowe ramy czasowe. Ale naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu ostatnio używane E. coli bakterie, aby udowodnić znaczenie tej zmienności w ewolucji i adaptacji do nowych środowisk.
W swoich eksperymentach stworzyli sztuczne środowisko, w którym bakterie wytwarzające zieloną fluorescencję miały przewagę nad tymi, które wytwarzały żółtą. Naukowcy wykazali, że kolonie bakteryjne zawierające wyższy poziom ukrytej zmienności były w stanie szybciej przestawić się na fluorescencyjną zieleń.
Była to niewielka, nieznaczna zmiana dla bakterii, ale bardzo wyraźny dowód koncepcji, że tajemnicza zmienność może pomóc gatunkowi szybciej przystosować się do zmian środowiskowych. Może to być bardzo ważne dla zrozumienia znaczenia kryptycznej zmienności w bardziej krytycznych systemach wpływających na odporność i podatność na choroby.
Naukowcy z Uniwersytetu w Würzburgu wykazali, że poziom tajemniczej zmienności genetycznej w Neisseria meningitidis, bakteria, która może powodować zapalenie opon mózgowych, przyczynia się do szkodliwości wynikającej z tego choroby. Ten wyższy poziom zmienności jest tylko czynnikiem, gdy bakterie dostają się do krwiobiegu, ale nie ma wpływu na ich normalne środowisko, jakim jest ludzkie gardło.
Lepsze zrozumienie tego, jak te bakterie zmieniają się, gdy są we krwi, może nam pomóc w zwalczaniu chorób, takich jak zapalenie opon mózgowych. Będziemy lepiej rozumieć, jak pojawiają się objawy i, co najważniejsze, będziemy w stanie poradzić sobie z każdą opornością na antybiotyki ukryte w DNA bakterii.
Ukryty potencjał
Nasze własne DNA również kryje wysoki poziom tajemniczej zmienności. Potencjał tajemniczych wariantów genetycznych ukrytych w naszym DNA nagle staje się mniej tajemniczy dzięki zmianom w środowisku jest poważnym problemem.
Chociaż nadal nie rozumiemy dokładnych skutków tajemniczej zmienności, kilka zmian w naszym DNA, po cichu odziedziczonych po naszych przodkach, zostało już powiązanych ze zwiększonym ryzykiem chorób, takich jak astma or rak. Dla osób z tymi zmianami narażenie na spaliny samochodowe jest bardziej prawdopodobne.
Jednak mogą istnieć również rozwiązania, a także problemy ukryte w DNA. Kiedy świat ociepla się w wyniku zmian klimatycznych, czy tajemnicza zmienność genetyczna może dać nam i innym gatunkom tak potrzebną linię życia? Zwiększona zdolność do szybkiej ewolucji i adaptacji może być wszystkim, co stoi między gatunkami, które przetrwają globalne ocieplenie i wyginięcie.
O autorze
Michael J Porter, wykładowca genetyki molekularnej, University of Central Lancashire
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy
przez Bessela van der Kolka
Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce
przez Jamesa Nestora
Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała
przez Stevena R. Gundry'ego
Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się
autorstwa Joela Greene'a
Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony
autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a
Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
