W wydanej kilka lat temu książce „Signature of Controversy”[1] dokumentującej kontrowersje, jakie toczyły się wokół książki Stephena C. Meyera „Signature in the Cell”[2] (Podpis w komórce), znalazł się bardzo ciekawy wątek dotyczący funkcjonalności czy sensowności pewnych sekwencji (Alu) zaliczanych do tak zwanych transpozonów.

Transpozony są fragmentami DNA, które mogą przemieszczać się w inne miejsca genomu na drodze procesu transpozycji. U ssaków stanowią około połowę sekwencji DNA. Wśród transpozonów podgrupę stanowią retrotranspozony, do których zalicza się między innymi tak zwane sekwencje non-LTR dzielące się na dwa rodzaje – elementy SINE (wśród nich sekwencje Alu) i LINE.

Dla wielu naukowców przekonanych, że genomy organizmów żywych zawierają nie tylko informację, ale też sporą ilość genetycznych „śmieci”, transpozony służyły za przykład tej niechlubnej grupy sekwencji. Później (szczególnie w latach po rozpoczęciu w 2003 roku tzw. projektu ENCODE)[3] wiele się zmieniało, jeśli chodzi o rozumienie roli tych fragmentów DNA. Niestety, informacje widocznie nie rozchodziły się dość szybko, by dotrzeć do jednego z czołowych biologów ewolucyjnych, zanim zdążył użyć przestarzałego argumentu w swoim tekście mającym na celu zdyskredytowanie książki Meyera. Dzięki temu jednak pojawiła się dobra okazja, by krytycy krytyka zajęli się tym tematem w swoich odpowiedziach. W ten sposób powstały ciekawe teksty ujęte później w zbiorze „Signature of Controversy”.

Krytykując Meyera (choć w istocie nie odnosząc się do tego, o czym rzeczywiście pisał), znany biolog ewolucyjny Francisco Ayala przedstawił argument przeciwko idei inteligentnego zaprojektowania ludzkiego genomu. Stwierdził w nim, że oprócz funkcjonalnych genów i elementów służących ich włączaniu i wyłączaniu w materiale genetycznym człowieka znajduje się „mnóstwo nonsensownych sekwencji DNA”. Jako przykład podał sekwencje Alu:

„[…] na obszarze całego ludzkiego genomu rozsianych jest około miliona praktycznie identycznych sekwencji Alu, każda długości około trzystu liter (nukleotydów). […] czterdzieści razy więcej sekwencji Alu niż genów.[4] To tak, jakby redaktor książki Meyera wklejał co dwie strony tekstu „Signature of the Cell” czterdzieści dodatkowych stron zapełnionych tą samą trzystuliterową sekwencją. Takiego redaktora Meyer nie uważałby raczej za „inteligentnego”. Czy kiedykolwiek ten milion niemal identycznych sekwencji Alu okaże się funkcjonalny? Wydaje się to mało prawdopodobne”.[5]

Aby wzmocnić swój argument przeciwko inteligentnemu zaprojektowaniu ludzkiego genomu, Ayala dodaje, że często wklejenia dodatkowych sekwencji Alu uszkadzają materiał genetyczny i powodują śmierć na wczesnych etapach rozwoju płodowego. Radzi zatem, by z powodów teologicznych uznać, że ludzki genom jest wytworem wyłącznie naturalnych procesów ewolucji biologicznej powstałym bez udziału inteligentnego Twórcy.

Odpowiadając na cytowane wyżej zarzuty Ayali, Meyer wymienił kilkanaście różnych funkcji biologicznych, jakie w pracach naukowych są przypisywane sekwencjom Alu, wykazując tym samym fałszywość twierdzenia, jakoby były to sekwencje nonsensowne i bezużyteczne.[6] Zwrócił również uwagę na fakt, że wbrew temu, co sugeruje Ayala, sekwencje te nie są rozmieszczone przypadkowo, ale według pewnego schematu, tworząc w genomie coś w rodzaju „kodu kreskowego” – naprzemiennie występujące w chromosomach pasma z większą i mniejszą zawartością Alu. Ponadto ich lokalizacja wykazuje ścisłą korelację z rozmieszczeniem genów kodujących białka – większość tych genów znajduje się w pasmach zawierających więcej sekwencji Alu. Zauważalna jest również przewaga ich występowania w regionach promotorowych i w intronach. Według Meyera taka ukierunkowana dystrybucja elementów Alu nie jest w żadnym razie spodziewanym efektem zachodzenia przypadkowych insercji (mutacji polegających na wklejeniu nukleotydu lub – jak w tym wypadku – większej sekwencji nukleotydów do chromosomów).[7]

Richard Sternberg ujął ten ostatni temat jeszcze szerzej, co pozwoliło dostrzec inną zdumiewającą prawidłowość dotyczącą dystrybucji retrotranspozonów. Wyszedł on w swojej analizie poza poziom jednego genomu czy genomu jednego gatunku i przedstawił obserwacje, jakich dokonano, porównując liniowe rozmieszczenie retrotranspozonów grupy SINE u różnych gatunków.

Elementy SINE różnych gatunków różnią się pod względem sekwencji. U człowieka występuje sekwencja Alu, u naczelnych różne tzw. podrodziny tej sekwencji wykazujące do niej podobieństwo. U myszy występują trzy rodziny elementów SINE – B1, B2 i B4, przy czym B1 wykazuje pewne podobieństwo do Alu, natomiast B2 i B4 są zupełnie niepodobne zarówno do niej, jak i do siebie nawzajem. U szczura odpowiednikiem są elementy ID – niewykazujące podobieństwa do żadnej wcześniej wymienionej grupy.[8]

Biolodzy ewolucyjni szacują, że linie myszy i szczurów wyodrębniły się od wspólnego przodka jakieś 22 miliony lat temu. Skoro tak, to ich genomy od tego czasu kształtowały się niezależnie od siebie. Sternberg proponuje pewien eksperyment myślowy. Załóżmy, że 22 miliony lat temu doszło do rozpadu jakiegoś ciała niebieskiego i utworzenia z jego części dwóch księżyców. Wyobraźmy sobie, że powierzchnie każdego z nich były następnie kształtowane przez przypadkowe kolizje z asteroidami i uderzenia meteorytów, w związku z czym obecnie (po 22 milionach lat) są pokryte licznymi kraterami. Czy porównując rozmieszczenie kraterów na powierzchniach obu księżyców spodziewalibyśmy się, że będzie ono wyraźnie różne, czy też niemal identyczne? Wracając do sprawy retrotranspozonów, jeżeli założylibyśmy, że słuszne są twierdzenia Ayali na temat nonsensowności elementów SINE i przypadkowości ich rozmieszczenia (rozsiania), to jak powinny mieć się do siebie wzorce rozmieszczenia tych elementów u myszy i u szczura po 22 milionach lat podlegania naturalnemu procesowi przypadkowego wklejania do genomu tych sekwencji? Powinny wyraźnie się różnić, czy też powinny być niemal identyczne?[9]

Badania porównawcze wykazały, że drugi wariant jest zgodny z rzeczywistością.[10] A czy jest zgodny z przewidywaniem opartym na wyżej wymienionych założeniach? Dlaczego stały wzorzec rozmieszczenia elementów SINE miałby być tak istotną cechą genomu, gdyby nie był szczególnie ważny dla biologicznej funkcjonalności? Nie można tego tłumaczyć jako rezultatu chemicznej konieczności związanej z własnościami określonej sekwencji nukleotydów, gdyż – jak wyżej wspomniano – rozmieszczenie jest niemal jednakowe mimo diametralnych różnic sekwencji. Być może jednak ich dystrybucję zgodną ze ściśle określonym wzorcem wymuszają jakieś inne, nieznane cechy genomów?

Meyer i Sternberg przedstawili mocne argumenty przeciwko twierdzeniu, jakoby retrotranspozony grupy SINE były bezużyteczne i przypadkowo rozproszone w genomie. Tylko tyle i aż tyle – bo choć nie musi to oznaczać, że zostały one inteligentnie zaprojektowane, to z całą pewnością utrudnia argumentowanie, że nie zostały. Dodatkową zaś wartością jest podanie w wątpliwość argumentu z autorytetu światowej sławy naukowców. Poleganie na nich może – jak widać – wieść na „bezdroża błędu”.

 

Zobacz też:  ZASADA NATURALIZMU METODOLOGICZNEGO CZY ADEKWATNOŚCI PRZYCZYNOWEJ?

 

Przypisy:

[1] Zob. David Klinghoffer (red.), Signature of Controversy: Responses to Critics of Signature in the Cell, Discovery Institute Press, Seattle 2010, http://tiny.pl/gx2cc.

[2] Zob. Stephen C. Meyer, Signature in the Cell. DNA and the Evidence for Intelligent Design, Harper One, New York 2009.

[3] Pełna nazwa projektu – ENCyclopedia Of DNA Elements (Encyklopedia Elementów DNA). Jego cel to zidentyfikowanie i opisanie wszystkich funkcjonalnych elementów ludzkiego genomu.

[4] Ayala bierze pod uwagę tylko grupę genów kodujących białka, których człowiek ma około 20-25 tysięcy.

[5] Ayala, „On Reading the Cell’s Signature”, http://tiny.pl/gx2sj. Błąd w tytule książki Signature in the Cell obecny jest w oryginalnym tekście Ayali. Ponieważ treść tego tekstu wydaje się wskazywać, że Ayala nie zapoznał się z treścią tej książki, odpowiedź Meyera została umieszczona w zbiorze Signature of Controversy w dziale „On Not Reading Stephen Meyer’s Signature in the Cell”, którego tytuł wyraźnie nawiązuje do tytułu tekstu Ayali).

[6] Por. http://tiny.pl/gx2sp (w przedruku w Signature of Controversy…, s. 13-14). Niektóre wskazane tam funkcje sekwencji Alu to zapewnianie sygnałów dla alternatywnego splicingu RNA, wyznaczanie alternatywnych miejsc startowych dla procesu ekspresji genów, kodowanie cząsteczek RNA modulujących transkrypcję, wpływ na fizyczne układanie się chromatyny.

[7] Por. http://tiny.pl/gx2sp (w przedruku w Signature of Controversy…, s. 14-15).

[8] Por. Signature of Controversy…, s. 59-60

[9] Por. Signature of Controversy…, s. 60-61.

[10] Por. Signature of Controversy…, s. 61-62.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

idź Pod Prąd nr 132/134, lipiec/sierpień/wrzesień 2015