Genetikk etterlater sentral dogmet og søppel-DNA i bakspeilet
Evolution news; 4. mai 2018
Oversatt herfra.

Bilde 1. Side-speil på bil. Kreditt: Jack, via Flickr.


I dag ser vi noen funn som gjør at 'sentraldogmet' og 'søppel-DNA' forsvinner i bakspeilet. Gjennom frontruten ser vi funn om epigenetikk som kommer fort:


Nye former for regulatorisk DNA


En "mystisk" form av DNA-formet som en firstrenget knute, en gang antatt å eksistere bare i laboratoriet, har blitt oppdaget å være aktiv i cellekjerner. Yasemin Saplakoglu rapporterer i Live Science -her, at "mange forskere trodde at det ikke kunne finnes i menneskelige celler," fordi det elsker surt miljø som ikke er funnet naturlig i kroppen. Kalt et i-motiv, har nå strukturen blitt rapportert av australske forskere i en artikkel i Nature Chemistry -her, og rushet er på for å se hva det gjør. Saplakoglu mener "det kan spille en viktig rolle i å regulere våre gener." Medforfatter Marcel Dinger ser mye mer å oppdage i dette sitatet:
"Det er så mye av genomet som vi ikke forstår, sannsynligvis som 99 prosent av det," sa Dinger. Å se DNA foldet slik i levende celler "gjør det mulig å dekode disse delene av genomet og forstå hva de gjør." [Kursiv lagt til.]

Bilde 2. 'I-motiv' koder, -om ikke for proteiner


Farvel til søppel, hallo til kapteinen
Hvor ofte har vi hørt om nye roller for junk DNA? Her er en annen: "En bevart funksjon for peri-centromerisk satellitt DNA" annonsert i tidsskriftet eLife -her av forskere ved University of Michigan. Denne ble promotert fra søppel til kaptein:
En universell og ubestemt egenskap av eukaryotiske celler er at genomet er delt inn i flere kromosomer og innkapslet i en enkelt kjerne. Den underliggende mekanismen for å sikre en slik konfigurasjon er imidlertid ukjent. Her gir vi bevis for at peri-centromerisk satellitt DNA, som ofte betraktes som søppel, er en kritisk bestanddel av kromosomet , som tillater pakking av alle kromosomer i en enkelt kjerne.


Genetikere av den gamle skolen betraktet denne typen DNA som "søppel" eller "egoistisk" DNA som ble bevart uten mening, sier Science Daily. Men lederforfatteren Yukiko Yamashita og kolleger "var ikke helt overbevist av ideen om at dette bare er genomisk søppel." For det første er det svært bevart, så "Hvis vi ikke aktivt trenger det, og hvis ikke å ha det, ville gi oss en fordel, da ville trolig evolusjonen ha blitt kvitt det. Men det har ikke skjedd." Da de tok en nærmere titt, fant de at celler i bananfluer, mus, mennesker og sannsynligvis alle virveldyr ikke kan overleve uten det. Ved å bruke et protein som heter D1 som binder seg til satellitt-DNA, fant de at det gir viktige festepunkter for molekylære maskiner som holder kromosomer i kjernen. Uten det ville DNA flyte ut i knopper med bare en del av genomet, og cellen ville dø.
"De samme resultatene fra både bananfluer og muse-celler får Yamashita og hennes kolleger til å tro at satellitt-DNA er avgjørende for cellulær overlevelse, ikke bare i modell-organismer, men på tvers av arter som integrerer DNA i kjernen - inkludert mennesker."

Bilde 3. Ulike epi-genetiske modifikasjoner (Polycombs)


Genetikk Uten "Epi" prefikset er ufullstendig
En genetiker ved Johns Hopkins ber kolleger ikke glemme "epi" i genetikkforskning. "I en gjennomgangsartikel publisert 5. april i New England Journal of Medicine -her, forsker Andrew Feinberg, MD, kaller på mer integrering mellom de to felt av DNA-basert forskning: genetikk og epigenetikk. "Det er viktig for menneskelig sykdoms-forebygging og reduksjon," bemerker Feinberg, men fra hans ståsted, "vet forskerne relativt lite om hvordan eksisterende stoffer kan endre pasientens epigenom."
--Han foreslår at kombinasjon av genom og epigenom tilknyttede studier kan overvinne problemer med å tildele årsak og effekt til spesifikke endringer blant begge typer studier alene.

Identitetskrisen løst
Hvorfor utfører celler med identiske gener unike arbeidsoppgaver? Tenk på hvor forskjellig en blodcelle er fra en hjernecelle, og likevel deler de begge det samme genomet i sine kjerner. Forskere ved Trinity College Dublin utforsket spørsmålet om "cellulær identitet", som de sier er "sentralt for epigenetikk-området", og "gjorde en betydelig oppdagelse som forklarer hvordan og hvorfor milliarder av forskjellige celler i kroppene ser ut og virker så forskjellige til tross for at de inneholder identiske gener. "
--Sentralt i dette er en gruppe epigenetiske regulatorer , kalt Polycombs , som er avgjørende for å regulere cellulær identitet i multicellulære organismer av både plante- og dyre - rikene. Bracken-laboratoriet studerer biologien til disse Polycomb- epigenetiske regulatorene, og deres nyoppdagede PALI1- og PALI2-proteiner danner en ny familie av Polycombs som er unike fordi de bare er tilstede hos virveldyr - de finnes ikke hos hvirvelløse dyr eller planter.


De unike egenskapene til disse regulatorene hos virveldyr dyr betyr ikke at planter og virvelløse dyr mangler mekanismer for å oppnå cellulær identitet; de har bare forskjellige.

Bilde 4. Dogme for snarlig fall


Anti-Dogmatikere
Tillit til det sentrale dogmet har minket i lang tid nå. Tanken om at DNA er mestermolekylet, som gjør RNA som produserer proteiner, og det er alt du trenger å vite - ukritisk undervist siden 1960-tallet - kan ikke stå opp mot alle de nye funnene. I The Conversation-her forteller forklarer Staffan Müller-Wille og Hans-Jörg Rheinberger "Hvorfor gener ikke inneholder alle svarene for biologer."
Det er fortsatt allment antatt at genet er grunnlaget for livet - at dets funn har gitt informasjon om hvordan alle levende vesener styres av de genetiske faktorene de arver fra foreldrene sine.
Men forskere og filosofer begynner å tvile på genets relevans for å forstå biologi.


Til tross for å være sentralt i faget i over et århundre, har det aldri vært en universelt akseptert, konstant definisjon av hva gener faktisk er. Fra begynnelsen har forskere forsøkt å knytte menneskelige egenskaper til gener, men hadde begrenset suksess i å etablere stabile forbindelser.

 

Bilde 5. Epigenomet - modifisering ved metylering


Rheinberger er vitenskapshistoriker ved Max Planck-instituttet. De to produserte sammen en bok kalt The Gene: Fra Genetikk til Postgenomics som undergraver det fine bildet av genetikk som en triumf av 20. århundre vitenskap -her. Mens leserne av pressemeldingen vil nyte den korte videobiografien av Gregor Mendel, som var 1900-tallets genetiske far, hvis arbeide i stor grad ble ignorert til langt inn i det 20. århundre, er genetikken i dag er mye mer komplisert.
--Biologer vil selvfølgelig fortsette å snakke om gener i fremtiden. Men gener vil ikke lenger bli sett på som livsplanen , selv om teknologiske og medisinske anvendelser av genteknologi antyder dette. I stedet blir de i økende grad sett som bare én av de mange ressursene som organismer benytter for å tilpasse seg til utfordringer i sine omgivelser.


Konklusjon
Den gamle genetikken i slutten av det 20. århundre var kraftig nok bevis for intelligent design, med sine systemer med høyst nøyaktig transkripsjon og oversettelse av kodet informasjon. Nå finner vi at det gamle bildet var altfor forenklet. Og den overraskende mangelen på "gener" som ble funnet av Human Genome Project, foring av rykter om ubrukelig "søppel" som gjennomsyrer vårt genom, blir raskt erstattet av bevis på hierarkiske koder og funksjoner overalt.


Hvis den gamle genetikken var tilstrekkelig til å tillate AE Wilder-Smith å bidra til å overbevise Matti Leisola om å bli en Darwin- kjetter -her på 1970-tallet (s. 40-41), hvor mye vil overfloden av nye funn, illustrert ved disse få eksemplene, overtale neste generasjons genetikere at darwinismen er håpløst utilstrekkelig for å ta hensyn til livets kompleksitet? Det er som å måtte regne med et halvt dusin koder i stedet for én. Fremtiden ser lys ut for ID i neste generasjons genetikk, innebygd i epigenetikk. Kjernen er et helt nytt ballspill.

Tager: Epigenetikk; Genetikk;Matti Leisola; Sentraldogmet;Søppel-DNA.

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund