Czy epigenetyka jest rewolucją w ewolucji?

advertisement
Czy epigenetyka jest rewolucją w ewolucji?
Autor tekstu: Jerry Coyne
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
C
zęsto słyszy się sugestię, że neodarwinowski pogląd na ewolucję stacza się po równi
pochyłej i że ten pogląd będzie całkowicie zmieniony — jeśli nie obalony — przez nowe koncepcje
w biologii, takie jak modularność, asymilacja genetyczna, ewoluowalność i epigenetyka. Szczególnie
epigenetyka (która zdefiniuję za chwilę) jest zachwalana jako koncepcja, która zrewolucjonizuje
biologię ewolucyjną.
Nazwijcie mnie starym ramolem, ale uważam, że myślenie o epigenetycy jako niszczycielu
Darwina jest całkowicie fałszywe. Chociaż pewne odkrycia w tej dziedzinie są interesujące i z
pewnością rozszerzyły naszą wiedzę o tym, jak działają geny, nie ma najmniejszego śladu dowodu,
że odkrycia epigenetyki rozbiją główne idee neodarwinizmu, które obejmują koncepcje zmiany
ewolucyjnej drogą doboru naturalnego i dryfu genetycznego, losowość mutacji, idee specjacji
i wspólnego pochodzenia oraz genocentryczny pogląd na ewolucję. Wyjaśniałem mój pogląd na
epigenetykę
jako
rewolucję
w kilku
poprzednich
postach,
na
przykład
tutaj
(http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2010/11/04/epigenetics-kerf
uffle/),
tutaj
(http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,705/q,Epigenetyka.swiatlo.i.droga),
tutaj
(http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2010/03/19/worst-science-jo
urnalism-of-the-yeardarwin-com
pletely-wrong-again/)
i
tutaj
(http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2011/07/13/bbc-4-tonight-arevolution-in-evolutionnot/), ale, podobnie jak Hydra lernejska (http://pl.wikipedia.org/wiki/Hydra_lernejska), za każdym
razem, kiedy odcinasz głowę epigenetycznej bestii, wyrasta jej nowa.
Najnowsza głowa pojawiła się w piątkowym „Guardianie" w recenzji książkowej napisanej przez
Petera Forbesa (http://www.guardian.co.uk/books/2011/aug/19/epigenetic s-revolution-nessacarey-review); chodzi o książkę The Epigenetics Revolution Nessy Carey i Forbes uważa tę książkę
za niesłychanie ważną sugerując, że jest częścią rewolucji naukowej i wyraźnie mówiąc, że jest to
książka, od której „Darwin by zemdlał". Nie czytałem tej książki i chociaż mogłaby spowodować
omdlenie Darwina, gdyby ktoś staruszka wskrzesił, same odkrycia genetyki i mechanizm
dziedziczenia znacznie łatwiej spowodowałyby to omdlenie. A ja znam rewolucje naukowe; rewolucje
naukowe są moimi przyjaciółmi i uwierzcie mi, epigenetyka nie jest żadną rewolucją naukową
(http://en.wikipedia.org/wiki/Senator,_you).
Czym więc jest epigenetyka? Określenie to używane jest na dwa różne sposoby. Kiedy byłem
młodszy, znaczyło po prostu „genetyka rozwojowa", to jest badanie sposobu w jaki kod DNA genów
jest przekładany na budowę ciała i fizjologię organizmów. To, oczywiście, była niesłychanie ważna
i fascynująca dziedzina i jest nią nadal. Dotyczy zrozumienia tego, jak geny są włączane i wyłączane
w różnych tkankach i komórkach, jak różne geny wchodzą w interakcję ze sobą i jak produkty
jednowymiarowej sekwencji informacji potrafią zbudować trójwymiarowe ciało. Te badania gładko
przeistoczyły się w nową dziedzinę ewolucyjnej biologii rozwoju („evo-devo"), która próbuje
zrozumieć ewolucyjne podstawy genetyki rozwojowej. Sama „evo-devo" doprowadziła oczywiście do
ważnych odkryć, jak obecność i zachowanie genów homeoboksowych, używanie tych samych genów
raz za razem przy tworzeniu podobnych, ale nie homologicznych cech (np. PAX6 w tworzeniu oczu
muchy i oczu kręgowców) oraz liniowe uporządkowanie genów w pewnych organizmach (np.
Drosophila), które odpowiada liniowemu uporządkowaniu części ciała, na które wpływają.
Tak więc genetyka rozwojowa i evo-devo są fascynującymi dziedzinami, które produkują
strumień zaskakujących odkryć. Nie zrobiły jednak niczego, by zmienić istniejący paradygmat
ewolucji darwinowskiej. Jest znamienne, że na przykład Sean Carroll, słynny naukowiec zajmujący
się „evo-devo" i popularny autor, jest zdecydowanym zwolennikiem neodarwinizmu. Tym, czego
dowiadujemy się z tych dziedzin, jest właśnie jak działała ewolucja, żeby ukształtować ciała,
niemniej robi to używając losowo tworzonych zróżnicowań i dobrego, starego doboru naturalnego (i
tak, Larry Morganie, dryf genetyczny także odgrywa rolę). Sama regulacja genów jest zjawiskiem
kształtowanym przez dobór naturalny, a to, jak geny są włączane i wyłączane jest zjawiskiem
spoczywającym w genach: w genach, które tworzą DNA lub w białkach, które regulują inne geny,
oraz w wielu sposobach, na które geny ewoluują (poprzez, na przykład, ewolucję regionów
Racjonalista.pl
Strona 1 z 4
regulatorowych), żeby reagować na wewnętrzne wpływy „środowiskowe".
Drugie znaczenie „epigenetyki" jest nowsze i dotyczy rzeczywistych zmian w samym DNA,
które nie są oparte na zmianach mutacyjnych nukleotydów, ale na środowiskowych modyfikacjach
nukleotydów — rzeczy takie jak metylacja zasad nukleotydowych lub zmiany w wiążących się z DNA
białkach, takich jak histony — które mogą czasowo modyfikować geny i wpływać na ich działanie.
Mówię „czasowo", ponieważ takie środowiskowe modyfikacje DNA, choć mogą być adaptacyjne, na
ogół nie są przekazywane następnemu pokoleniu. Na przykład, otrzymujemy nasze geny parami —
jeden od matki, drugi od ojca — ale mogą one być inaczej „oznakowane" (techniczne określenie
brzmi „napiętnowane") podczas tworzenia się plemnika i jajeczka, a więc kopia od ojca może działać
inaczej niż kopia od matki. To piętnowanie jest prawdopodobnie spowodowane doborem
naturalnym: naukowcy tacy jak David Haig twierdzą, że różne i sprzeczne „interesy" genów
ojcowskich kontra matczynych ukształtowały drogą doboru naturalnego sposób, w jaki są
napiętnowane, pozwalając im na różne sposoby funkcjonowania w zarodku. Ale „napiętnowany" gen
jest resetowany w każdym pokoleniu: piętnowanie znika i musi uformować się na nowo, zależnie od
płci, w której znajduje się gen.
Jak jednak argumentowałem wcześniej piętnowanie genów, choć jest niedawno odkrytym
zjawiskiem, nie jest „rewolucją" dla naszego poglądu na ewolucję: jest upiększeniem, które nie obala
głównej myśli neodarwinizmu. I wiele zjawisk podciągniętych przez to nowoczesne pojęcie
„epigenetyki" nadal ewoluuje przez dobór naturalny. Ostatecznie, piętnowanie jest oparte o zmiany
w DNA, które w jakiś sposób powodują, że ojcowski DNA jest bardziej (lub mniej) podatny na
modyfikacje niż matczyny. Piętnowanie wyewoluowało dzięki zmianom w DNA, mimo że modyfikacje
DNA, jakie powoduje, są środowiskowe.
W recenzji z książki Careya Forbes (http://www.pforbes.org/), dziennikarz popularnonaukowy,
skupia się na drugim, "rewolucyjnym znaczeniu epigenetyki:
Geny nie wydają tylko instrukcji: reagują na informacje przychodzące od innych
genów, od hormonów i od wskazówek żywieniowych oraz uczenia się. Wiele problemów
epigenetyki obraca się wokół odżywiania. Jeśli pijemy dużo alkoholu, enzym, który go
metabolizuje, staje się bardziej aktywny [...] Podobny mechanizm stosuje się do
znacznej części naszego zachowania. Metody, którymi geny tworzą te odpowiedzi,
obejmują często bardzo małe modyfikacje chemiczne (zazwyczaj dodatek maleńkiej
grupy metylowej do jednej z zasad DNA). Jest niemal pewne, że pamięć — klasyczny
problem wychowania: uczymy się czegoś i staje się to zakodowane biologicznie —
obejmuje epigenetykę. Zmiany epigenetyczne, kiedy już zajdą, mogą trwać bardzo długo
i dlatego możliwa jest nasza pamięć długoterminowa.
Dlaczego jest to „rewolucyjne? Ponieważ niektóre z odziedziczonych zmian w genach wydają
się być "lamarckowskie", to jest, nie są one rzeczywiście zmianami w samej sekwencji DNA, ale
środowiskowymi modyfikacjami DNA, które mogą przejść z jednego pokolenia do następnego.
A gdyby takie „niegenetyczne", środowiskowo nabyte dziedziczenie było powszechne, to byłaby to
rewolucja w sposobie, w jakim myślimy o ewolucji.
Jakie wiec są dowody na tę „rewolucyjną" koncepcję? Forbes podaje po prostu te same,
wymęczone i stare anegdoty, którymi już zajmowałem się wcześniej:
Jak dotąd jest to pouczające i obiecujące dla badań medycznych, ale epigenetyka
dociera w końcu do momentu „wszystko, co wam mówiono, jest niesłuszne", kiedy
twierdzi, że pewne zmiany epigenetyczne trwają tak długo, że sięgają przez wiele
pokoleń: mogą być dziedziczone. Lekceważy to jeden z najbardziej hołubionych
dogmatów w biologii — wykładany wszystkim studentom — a mianowicie, że zmiany
nabyte w ciągu życia nie mogą być przekazane — co jest herezją lamarckizmu.
Wydaje się jednak, że narastają dowody, iż w pewnych wypadkach może się to
zdarzyć. Są eksperymenty laboratoryjne z myszami i szczurami, w których
epigenetyczne wpływy na kolor sierści i otyłość mogą być odziedziczone. Bardziej
sugestywne dowody pochodzą z olbrzymiego, mimowolnego i okrutnego eksperymentu,
dziejącego się podczas II wojny światowej. W 1944 r., w ostatnich miesiącach wojny,
nazistowska blokada, po której nastąpiła wyjątkowo ostra zima, doprowadziła do
masowego głodu w Holandii. Miało to olbrzymi wpływ na dzieci urodzone w tym czasie,
a wydaje się, że efekty złego odżywiania płodów trwały w kolejnych pokoleniach.
No cóż, nie będę chłostać biednego pana Forbesa faktem, że jest to tylko kilka trywialnych
przykładów zjawiska, które nie wydają się mieć żadnego znaczenia ewolucyjnego. Ani nie będę
chłostać go faktem, że kiedy możemy wyizolować genetyczną podstawę prawdziwej adaptacji
w rzeczywistych organizmach, nieodmiennie okazują się one spoczywać na zmianach sekwencji
DNA, nie zaś na środowiskowych i nie opartych na DNA modyfikacjach nukleotydów. Oto co
powiedziałem
we
wcześniejszym
wpisie
(http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2010/03/19/worst-science-jo
urnalism-of-the-yeardarwin-com pletely-wrong-again/) o twierdzeniach Olivera Burkemana, że epigenetyka ma głębokie
implikacje dla ewolucji (podobnie jak Forbes Burkeman jest dziennikarzem popularno-naukowym):
Jedyne, co mogę powiedzieć, to: „Głębokie implikacje — guzik prawda!" Istnieje
garść przykładów pokazujących, że zmiany spowodowane przez środowisko mogą
przejść z jednego pokolenia do następnego. W niemal wszystkich tych przykładach
zmiany znikają po jednym lub dwóch pokoleniach, nie mogły więc one spowodować
trwałej zmiany ewolucyjnej. Głosiciele epigenezy jako ważnego czynnika w ewolucji, tacy
jak Eva Jablonka i Marion Lamb, zawsze kończą z tymi samymi, wymęczonymi, starymi
przykładami, jak przypadki zmiany koloru sierści u myszy i wzory kwiatów lnicy (http://
www.nature.com/nature/journal/v447/n7143/f ull/nature05913.html). Nie znam ani
jednego wypadku, w którym adaptacyjna zmiana w organizmie — lub jakakolwiek
trwała zmiana w gatunku — spoczywała na dziedziczeniu nieopartym na zmianach
w DNA. (Obalenie argumentów na rzecz genetyki, które wysuwają Jablonka i Lamb
w swojej książce z 2005 r., patrz Haig [2007].)
Ponadto, niektóre przykłady „niegenetycznego" dziedziczenia, gdzie istnieje
znaczenie adaptacyjne, jak na przykład zróżnicowanie metylacji ojcowskich kontra
matczynych chromosomów, w ostatecznym rachunku spoczywają na zmianach w DNA,
które wspierają zróżnicowaną metylację. I to „dziedziczenie" trwa tylko przez jedno
pokolenie, ponieważ profil metylacji jest resetowany w każdej płci w każdym pokoleniu.
Naprzeciw bardzo niewielu wypadków jedno lub dwupokoleniowego dziedziczenia,
które powodują nieadaptacyjne zmiany w fenotypie, znajduje się olbrzymia liczba badań,
w których odziedziczone zmiany wewnątrz i między gatunkami dają się zmapować do
DNA. Należą do nich wszystkie przypadki ewolucyjnej reakcji na dobór sztuczny lub
spowodowany przez człowieka, zmiany adaptacyjne wewnątrz gatunku i różnice między
gatunkami zarówno w morfologii (np. różnice barw muszek owocowych, które badam),
jak i barierach reprodukcyjnych (wiele badań mapowania genów „sterylności hybryd"
i „nieprzeżywalności hybryd"). Burkeman oczywiście nie wspomina o tych badaniach;
zrujnowałyby mu jego zgrabną opowieść.
Jeśli obejrzymy tylko badania na dziedziczenia zmian organizmalnych, które
wyewoluowały w czasie (a wiele z nich odkryłyby głębokie efekty epigenetyczne),
przyznane punkty wyglądałyby mniej więcej tak: DNA 757, Epigenetyka 0. (Oczywiście
zmyślam te cyfry, żeby pokazać o co chodzi.) Jeśli spojrzymy na wszystkie
„odziedziczone zmiany", niezależnie od ich ewolucyjnego znaczenia. znajdziemy garść
zmian epigenetycznych kontra dosłownie tysiące zmian opartych na DNA. Jak więc
Burkman może mówić, że epigenetyka dogłębnie zrewiduje nasz pogląd na ewolucję?
Tak więc, panie Forbes, nasz „hołubiony dogmat" nie-lamarckowskiej dziedziczności nadal
trzyma się mocno i źle się pan przysłużył czytelnikom sugerując coś innego. Lamarckizm nie jest
„herezją", ale po prostu hipotezą, która się nie ostała, mimo legionów rewolucjonistów ewolucji,
twierdzących, że spuszcza ona neodarwinizm wraz z wodą w toalecie. Jeśli „epigenetyka" w tym
drugim znaczeniu jest tak ważna dla ewolucji, to poprosimy o listę, powiedzmy, stu adaptacji
organizmów, które wyewoluowały w sposób lamarckowski w odróżnieniu od starego, nudnego,
neodarwinowskiego sposobu wiążącego się z dziedziczeniem zmian w sekwencji DNA.
Forbes nie może przedstawić takiej listy, bo ona nie istnieje. W rzeczywistości nie udaje mi się
wymyśleć ani jednej pozycji do takiej listy.
Ci dziennikarze popularnonaukowi! Zawsze próbują twierdzić, że Darwin nie miał racji i że
ewolucja właśnie stoi przed rewolucyjną zmianą paradygmatu Kuhna. To jednak, czego naprawdę
chcą, to poczytność, a nie zdobędziesz czytelników pisząc, że tak się składa, iż konwencjonalna
mądrość jest poprawna.
Tekst
oryginału
(http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2011/08/21/is-epigenetics-a
-revolution-in-evolution/).
Why Evolution Is true, 21 sierpnia 2011
Racjonalista.pl
Strona 3 z 4
Jerry Coyne
Profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago,
niedawno wydawnictwo Viking wydało jego książkę pt: Why
Evolution is True. (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem",
Prószyński i Ska, 2009r.)
Pokaż inne teksty autora
(Publikacja: 30-08-2011)
Oryginał.. (http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,2177)
Contents Copyright © 2000-2011 Mariusz Agnosiewicz
Programming Copyright © 2001-2011 Michał Przech
Autorem portalu Racjonalista.pl jest Michał Przech, zwany niżej Autorem.
Właścicielami portalu są Mariusz Agnosiewicz oraz Autor.
Żadna część niniejszych opracowań nie może być wykorzystywana w celach
komercyjnych, bez uprzedniej pisemnej zgody Właściciela, który zastrzega sobie
niniejszym wszelkie prawa, przewidziane
w przepisach szczególnych, oraz zgodnie z prawem cywilnym i handlowym,
w szczególności z tytułu praw autorskich, wynalazczych, znaków towarowych
do tego portalu i jakiejkolwiek jego części.
Wszystkie strony tego portalu, wliczając w to strukturę katalogów, skrypty oraz inne
programy komputerowe, zostały wytworzone i są administrowane przez Autora.
Stanowią one wyłączną własność Właściciela. Właściciel zastrzega sobie prawo do
okresowych modyfikacji zawartości tego portalu oraz opisu niniejszych Praw
Autorskich bez uprzedniego powiadomienia. Jeżeli nie akceptujesz tej polityki możesz
nie odwiedzać tego portalu i nie korzystać z jego zasobów.
Informacje zawarte na tym portalu przeznaczone są do użytku prywatnego osób
odwiedzających te strony. Można je pobierać, drukować i przeglądać jedynie w celach
informacyjnych, bez czerpania z tego tytułu korzyści finansowych lub pobierania
wynagrodzenia w dowolnej formie. Modyfikacja zawartości stron oraz skryptów jest
zabroniona. Niniejszym udziela się zgody na swobodne kopiowanie dokumentów
portalu Racjonalista.pl tak w formie elektronicznej, jak i drukowanej, w celach innych
niż handlowe, z zachowaniem tej informacji.
Plik PDF, który czytasz, może być rozpowszechniany jedynie w formie oryginalnej,
w jakiej występuje na portalu. Plik ten nie może być traktowany jako oficjalna
lub oryginalna wersja tekstu, jaki prezentuje.
Treść tego zapisu stosuje się do wersji zarówno polsko jak i angielskojęzycznych
portalu pod domenami Racjonalista.pl, TheRationalist.eu.org oraz Neutrum.eu.org.
Wszelkie pytania prosimy kierować do [email protected]
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Create flashcards