Back to site
Since 2004, our University project has become the Internet's most widespread web hosting directory. Here we like to talk a lot about web development, networking and server security. It is, after all, our expertise. To make things better we've launched this science section with the free access to educational resources and important scientific material translated to different languages.

Erori de plagiat şi Genetică moleculară

Source: http://www.talkorigins.org/faqs/molgen/

1. Introducere

Moamenii de stiinta ost în vedere elementele de probă pentru ca evolutia copleşitoare. Astfel, în convingerea lor că evoluţia a fost deja temeinic şi suficient de documentat, ele uneori nu reuşesc să ia în considerare modul în care noi descoperiri ar putea oferi dovezi pentru evoluţie care ar putea fi puternic convingătoare pentru persoane fizice înclinat spre convingerile creaţionistă. În acest articol, am descrie unele descoperiri din domeniul meu de genetica moleculara, descoperiri ale căror implicaţii pentru a controversei creaţie-evoluţie nu au fost discutate în mod explicit atunci când au fost raportate. Încerc să arate modul în care acestea furnizează dovezi pentru evoluţie care este atât de convingătoare şi conceptual destul de simple pentru laic interesate să aprecieze.

Noi dovezi moleculare poartă pe o chestiune care, în opinia mea, reprezintă una dintre puţinele cazuri în care un argument creationist au demonstrat coerenţa logică şi au luptat poziţia evolutive într-un impas. Aceasta este întrebarea de modul de interpretare a asemănările dintre speciile de viata modern, în special asemănările observate la nivel molecular. După cum vom vedea, descoperirile recente din genetica moleculara a rezolva acest impas fără echivoc în favoarea evoluţiei.

1.1 vedere evolutiv al speciilor asemănări

Luaţi în considerare mai întâi cum evoluţioniştii interpreteze asemănări între specii care trăiesc astăzi. Prezent zi oameni şi cimpanzei, în ciuda diferenţelor evidente externe şi de comportament, au organe extrem de similare interne şi funcţiile fiziologice; într-adevăr, genele lor sunt mai mult de 98% identic (Goodman et al, J Molec Evolution 30:260,1990.). Aşa cum asemănarea dintre doi frati sugereaza o origine comună, asemănarea dintre specii sugerează strămoşi comuni. Evoluţioniştii cred că oamenii, gorilele, cimpanzeii şi a evoluat de la un stramos comun: o creatură maimuţă-cum ar fi faptul că a trăit, probabil, 5-10 milioane de ani în urmă, destul de recent pe scara timpului geologic. (Crezut că oamenii şi maimuţele s-ar putea parts-un strămoş comun pare a fi deosebit de inacceptabil pentru creaţionişti, din cauza implicaţiilor teologice ale o astfel de relaţie şi contradicţie clară la o interpretare creaţioniştii "literală a Genezei biblice.) Specii mai puţin similare la oameni decât sunt maimuţe- -soareci, de exemplu - se crede ca au desprins de milioane de ani mai devreme de la un strămoş comun primitiv mamifere. Diagrame Evolutionary arbore genealogic care exprimă astfel de relaţii între specii au fost construite de către biologii evolutionisti prin analizarea asemănările de azi organisme. În multe cazuri, ramasitele fosilizate ale speciilor disparute pot fi folosite pentru a sprijini astfel de caracteristici ale arborilor evolutive; dovezi fosile nu vor, totuşi, să fie discutate în acest articol.

O altă sursă extinsă de date care a fost de o importanţă majoră în construirea diagrame similitudine copac este compararea specii de proteine si gene. Proteinele sunt molecule mari biologice din subunitati numite amino-acizi care sunt ataşate unul de celălalt în lanţuri, cum ar fi masinile unui tren. Există douăzeci de tipuri diferite de aminoacizi folosite în proteine, şi de cele mai multe proteine contin sute de astfel de subunităţi. Fiecare proteină are un anumit număr şi secvenţa de aminoacizi, şi această secvenţă determină ce proprietăţi care vor avea de proteine. Pentru ca o celulă de a sintetiza o proteină specifică, aceasta trebuie să acceseze un "informaţiile bancare", în care secvente de aminoacizi sunt păstrate; această bancă de informaţii este format din gene ale organismului, care conţin secvenţe de aminoacizi codate în molecule de acid dezoxiribonucleic ( ADN-ul). Biochimişti poate purifica proteine si de a invata şirul exact de acizi amino lor, sau se pot obţine aceste informaţii prin citirea corespunzătoare din secventa ADN-ul unui organism. Eforturi considerabile a intrat în compararea secvente de proteine similare, izolate de la diferite specii. De exemplu, o proteina numita "citocromului c" a fost examinat în mai mult de optzeci de specii. Aceste citocromului c secvente de aminoacizi reprezintă "digitale" biti de date care poate fi folosită pentru a cuantifica diferentele intre specii, iar aceste diferenţe pot fi utilizate pentru a construi copaci evoluţioniste la fel ca cele care se bazează pe comparaţii de "analog" caracteristici ale anatomiei corpului. Astfel de arbori secventa de proteine -, precum şi copacii bazat pe similitudinile structura ADN-ului - sunt de acord remarcabil de bine cu copaci evolutiv derivate anterioare din similitudinile anatomice. Acordul de arbori evolutiv construite de la astfel de tipuri complet diferite de date (de exemplu, Goodman et al Mol Phylogenet Evol 9:585, 1998) a fost luată de către evolutionisti ca dovadă de valabilitate a cadrului intelectual pe care copacii sunt bazate pe: teoria de evoluţie (a se vedea Jukes, în Oamenii de stiinta combatere a Creationism, editat de Godfrey, WW Norton, New York 1983; fondarii / Evolution XVIII: 42, 1986; Goodman et al, J mol Evol 30:. 260, 1990).

1.2 vedere creaţionist de similitudini specii duce la un impas

Cu toate acestea, creaţioniştii au o interpretare alternativă a asemănărilor amino secvenţei de acid reflectate în copaci evolutionistilor. Ei spun că astfel de similarităţi secvenţă în "legate de" specii reflecta pur si simplu alegerea creatorului de a proiecta specii similare să funcţioneze în mod similar, nu numai la nivelul oaselor, muşchilor şi organelor, dar, de asemenea, la nivel de functia de proteine -, prin urmare, aminoacizi secvenţă asemănări.

Astfel, asemănările dintre specii în anatomie şi structura de proteine poate fi interpretat în două moduri complet diferite. Evoluţioniştii spun că similitudinea dintre caracteristicile, de exemplu, oameni si maimute reflectă faptul că aceste caracteristici au fost moştenite de la un strămoş comun, că este, caracteristici similare de oameni si primatele sunt determinate de copii moderne de gene care a existat odată în specie care a fost atât de rudenie maimuţe şi oameni. Creaţioniştii spun ca maimutele si oamenii au fost create independent, dar au fost proiectate cu caracteristici similare, astfel încât acestea ar funcţiona în mod similar. Atât gena copierea şi opiniile independente a creatiei pare în concordanţă cu datele similitudine, dar care de vedere este corect?

1.3 O justificare posibilă pentru a rezolva impasul

O modalitate de a distinge între copierea şi a creării de independent este sugerat prin analogie la următoarele două cazuri din literatura de specialitate juridică. În 1941, autorul unui manual de chimie introdusă costum de încărcare care porţiuni ale manualul său a fost plagiat de către autor al unui manual concurente ( Rezervaţi Colonial Co, Inc v. Amsco Scoala pentru Publicaţii, Inc, 41 F. Supp.156. (SDNY 1941), aff'd F.2d 142 362 (două Cir. 1944)). In 1946, editorul de un director comercial pentru industria de construcţii făcut acuzaţii similare împotriva unui editor de director concurente ( Sub-Contractori Registrul, Inc v McGovern lui Contractori & Manualul de constructori, Inc. 69 F. Supp 507,. 509 (SDNY 1946)). În ambele cazuri, simpla similitudine între conţinutul de exemplare invocate, precum şi originalele nu a fost considerată o dovadă convingătoare de copiere. La urma urmei, atât manuale chimie au fost descrie cu acelaşi ansamblu de cunoştinţe chimice (cărţile au fost concepute pentru "funcţionează similar") şi ambele directoarele listate membri ai aceeaşi industrie, asemănare atât de mare ar fi de aşteptat, chiar dacă nu ar fi avut loc de copiere. Cu toate acestea, în ambele cazuri erorile prezente în "originale" a apărut în copiile pretinsa. Instanţele de judecată a hotărât că a fost de neconceput faptul că aceleaşi greşeli ar fi fost efectuate independent de către fiecare reclamant şi pârât, şi a domnit în ambele cazuri ca această copiere a avut loc. Principiul că erorile duplicat implica copierea este acum bine stabilit în legea dreptului de autor. (Ca o recunoaştere a acestui fapt, directorul editorii includ de obicei înregistrări false în directoarele lor pentru a capta plagiarizers potenţial.)

Poate "erori" la speciile moderne fi folosite ca probe de "copiere" de la strămoşi vechi? De fapt, răspunsul la această întrebare pare să fie "da", deoarece investigaţiile recente de genetică moleculară au descoperit câteva exemple de la aceeaşi "erori", prezentă în materialul genetic al oamenilor şi maimuţelor. Pentru a înţelege aceste constatări, este necesar să se cunoască un pic despre ADN-ului, molecula chimic în care informaţia genetică este stocată.

ADN-ul 2.1 Noţiuni de bază

Într-un sens, structura de bază a ADN-ului seamănă cu cea a proteinelor: ambele sunt realizate din lanţuri liniare de diferite subunităţi. În afară de această caracteristică comună, structura ADN-ului este destul de diferită de cea de proteine. Subunităţi în ADN-ul sunt numite nucleotide sau baze, şi succesiunea de nucleotide conţine aceste informaţii genetice specificând secventa de aminoacizi în fiecare proteină făcute de către organism. Întrucât 20 de aminoacizi diferiţi cuprind subunităţi de proteine, există doar patru baze diferite de nucleotide in ADN-ul, prescurtată în general, A, T, G şi C. Potrivit "codul genetic", deduse de către oamenii de ştiinţă în anii 1960, fiecare aminoacid este specificat de către una sau mai multe triplete de nucleotide, de exemplu, GCG secvenţa specifică alanin amino-acid. Deoarece există 64 tripleti diferite (fiecare denumit codon) şi numai 20 de aminoacizi pentru a specifica, unii aminoacizi sunt reprezentate de mai mult de un triplet (de exemplu, ATA, ATC şi TCA tot codul pentru izoleucina aminoacizi), şi trei tripleti - - TAA, TAG şi TGA - reprezintă "codonii stop", care marchează sfârşitul secvenţei genice care pot fi utilizate pentru a specifica secvenţă de aminoacizi.

DNA diagram

Figura 1. ADN-ul Noţiuni de bază. Ovală centrală reprezintă o celulă, în care se află nucleul. În interiorul nucleului, cele mai multe dintre ADN-ul există ca un dublu helix. Oval de la stânga sus prezinta o vedere extinsă a ADN-ului, în care helices au fost trase "nerăsucite" pentru a descoperi similitudini la o scara. Informaţia genetică este stocată în secvenţele de baze nucleotide (A, T, G sau C), care formează treptele scării. Fiecare treaptă este format dintr-o pereche de baze nucleotide atinge fiecare bază altele, o anexează la coloana vertebrală Strand, şi alte ataşată pe coloana vertebrală alte componente. Un "A" nucleotidelor intotdeauna perechi, cu un "T", şi un "G" intotdeauna perechi, cu un "C." În scopul de a sintetiza o proteina, celula citeşte informaţia genetică a genei pentru proteina de care "transcrie" o molecula de ARN din gena. Pentru transcriere, componente ale ADN-ului dublu helix trebuie separate, parţial, astfel că temeiurile care ARN-ului formular poate asambla în conformitate cu normele basepairing complementare. Vedere extins de la dreapta-sus prezinta cele două diferenţe majore între ARN şi ADN-ul: componenta coloana vertebrală ARN-ul are o structură chimică uşor diferită (reprezentată de linia punctată), şi o formă uşor modificată a "T", cunoscut ca "U" este găsit în ARN. Cea de-a transcris de ARN-ului acţionează ca un "mesager", care poarta informatia genetica din depozit în nucleu a modulelor de fabricaţie de proteine (reprezentată în figura de ovale dublu gri) in citoplasma. Ecranul extins de la stânga jos arată că secvenţa de baze ARN-ul este citit, astfel încât fiecare triplet de baze de specifică un amino-acid (AA1, Aa2, etc), in proteine. Proteină se pliază într-o funcţională structură tridimensională, care depinde de secvenţă liniară de aminoacizi.

ADN-ul conţine două lanţuri liniare într-o structură dublu catenar care seamănă cu o scară rasucit - ". Dublul helix" faimosul Grinzi verticale ale scării reprezintă un lanţ coloana vertebrală uniforme, care nu conţine informaţii secvenţă. Aşa cum se arată în figura 1 de mai sus, informaţiile sunt stocate în "trepte" ale scării, care sunt formate dintr-o pereche de baze nucleotide, fiecare ieşită dintr-un fir vertical coloana vertebrală şi care atinge de bază din componenta opus pentru a forma un " treaptă. " G de bază pe un singur fir întotdeauna date de contact o C baza pe componenta opus; în mod similar un A întotdeauna date de contact o T. Astfel, un şir de T, pe de o componentă se poate "basepair" sau "normaliza", cu o componenta care conţine un şir de Ca, pentru a forma o structura dublu-catenar. Secvenţă de baze nucleotide într-un singur fir este declarat a fi "complementare" cu succesiunea de alte componente. Pentru orice genă o tripleti de baze de codare secventa de aminoacizi sunt doar pe un singur fir. Unele gene sunt codate pe un singur fir, în timp ce alte gene se află pe componenta altă parte. În cele mai multe gene de mamifere ADN care codifică secvenţe de aminoacizi este întreruptă de segmente de ADN aparent lipsite de sens ("introns"). Secvenţele Intron trebuie să fie eliminate înainte de secventa este utilizat pentru a asambla aminoacizi; această îndepărtare, sau despicare, nu apare în molecula de ADN, dar în următoarea etapă de transfer de informaţii.

Pentru ca o celulă pentru a produce o proteină, ale cărui secvenţe de acid amino este codat într-o genă, informaţiile secventa in ADN-ul trebuie să fie mai întâi copiate sau "transcris" într-o singură moleculă-irecuperabile numita acid ribonucleic (ARN), aşa cum se arată mai sus în figura 1.Aceasta transcriere iniţială a ARN-ului suferă modificări structurale mai multe, cunoscut sub numele colectiv de "prelucrare", înainte de a fi folosit pentru a asambla aminoacizi. Aceste etape de prelucrare a include "despicare" out of segmente inutile intron de la ARN şi adăugarea de nucleotide de la un capăt - "poli (A), coada" - care promovează buna funcţionare a ARN în celulă. Este "prelucrate", ARN-ului care participă direct în adunarea de aminoacizi în proteine. Transcriere a unei gene într-o copie ARN-ul este foarte bine controlată, în parte de secvenţe foarte specifice de reglementare cunoscut sub numele de promotori pentru că cele mai multe gene apar în ADN-ul chiar în afara regiunii transcrise, dar aproape de poziţia în care transcrierea într-ARN-ul ar trebui să înceapă.

Cand o celula se divide, intreaga secventa de ADN-ul acestuia trebuie să fie duplicate în două exemplare fidelă a originalului; o copie merge la fiecare dintre "fiica" celulele create de divizare. Ocazional, apar erori în acest mecanism de copierea, crearea de "mutatii" in secventa de ADN. Există mai multe tipuri de mutatii, inclusiv substitutii de unul sau mai nucleotide cateva, stergeri de nucleotide, dublarea segmente de ADN sau inserarea de segmente de ADN străine într-o secventa de ADN independenţi. Astfel de modificări pot apărea în majoritatea celulelor din organism - ficat, piele, muschi, etc - fara a fi transmis-o urmaşilor atunci când organismul reproduce. Cu toate acestea, atunci când au loc mutaţii în ou sau sperma sau, mai general, în "celule germline" (adică, ou sau sperma plus precursorii lor embriologică), ele pot fi transmise generaţiilor viitoare. Adesea, mutaţii sunt neimportantă: de exemplu, acestea ar putea intra în afara unei gene, sau dacă în termen de o genă care nu se pot schimba de aminoacizi codate. Multe diferenţe genetice între specii înrudite sunt considerate a reprezenta astfel de mutatii aleatorii inconsecvente. Uneori, însă, mutaţii daune critic functia unei gene. Într-adevăr, astfel de mutatii sunt cauza unor boli genetice cum ar fi fibroza chistica, secera de celule anemie, fenilcetonurie, şi sute de alţii, precum şi multe aberaţii genetice studiate pe animale de laborator. Atunci când geneticienii moleculară examinarea ADN-ul de pacienti cu boli, cum ar bine caracterizate, ei pot găsi aproape întotdeauna gena defecta si sa identifice mutatia care le inactivat, din moment ce este rar pentru boala genetice, cum ar fi provocate de un text eliminat care înlătură o gena întreg. Mutaţiile care cauzează boli genetice şi malformaţii sunt, în general, atât de dăunătoare pentru supravieţuirea organismului şi succesul reproductiv că în sălbăticie - adică în lipsa ştiinţei medicale moderne - ar tind să fie "plivite" de presiunea de selecţie naturală. Rar, mutaţii pot fi benefice la un organism: aceste cazuri rare, formează baza pentru adaptările evolutive care îmbunătăţesc "de fitness" a unui organism la mediul său.

2.2 ADN erori

Tehnologie de recombinare a ADN-ului în ultimii ani a permis oamenilor de ştiinţă să determine secvenţa de nucleotide în segmente de ADN de la mai multe specii, şi în valoare de câteva miliarde de nucleotide "de informaţii a acumulat. Aceste secvente au crescut mult intelegerea noastra a modului în care în mod normal, funcţia de gene, dar, mai mult la punctul de acest articol, le-au furnizat un tezaur de genetice "erori", care sunt indicii potenţial pentru analiza de copiere discutat mai devreme. În acest context, eu folosesc cuvântul "eroare" pentru a include orice facilitate ADN-ului care avem motive întemeiate să creadă (1) provine dintr-o genetic "accident"; (2) nu are nici un beneficiu pentru organism care transportă caracteristici; şi (3) Prin urmare, nu poate fi rezonabil interpretată ca fiind "proiectate". Voi discuta mai multe clase cumulului de aceste "erori", care argumentează pentru evolutia în moduri uşor diferite. O clasă include "pseudogene", sau deteriorate nefuncţionale copii ale genelor. Voi discuta trei clase de pseudogene, ultimul de care se suprapune cu o altă categorie mai mare de genetice "erori", cunoscut sub numele de retroposons, care va fi, de asemenea, discutate. A se vedea Figura 2.

Venn diagram of 'errors'

Figura 2. Această diagramă Venn ilustrează clasele de "erori", discutat în această postare, cu excepţia faptului că clasa "pseudogene unitar" (care este de fapt un subset mic de "pseudogene clasice") nu este prezentată în diagrama. Pseudogene prelucrate reprezintă punctul de intersecţie a set de pseudogene şi set de retroposons.

2.2.1 pseudogene

a. Pseudogene unitar.

Cobai şi primate, inclusiv oamenii, se imbolnavesc cu excepţia cazului în care le consuma acid ascorbic în dieta lor. Pentru om şi cobai, acid ascorbic este, astfel, o vitamina (vitamina C), în timp ce cele mai multe alte specii pot sintetiza acidul ascorbic lor proprii şi, prin urmare, nu necesită acestei molecule în dieta lor. Motivul pentru care oamenii şi cobai nu pot fabricarea de acid ascorbic propria lor este că le lipseşte o genă funcţională codificare proteina enzima cunoscut sub numele de L-gulono-gamma-lactonă oxidaza (GLO), ceea ce este necesar pentru sintetizarea acidului ascorbic. În cele mai multe mamifere gene functionale GLO sunt prezente, moştenite - în conformitate cu ipoteza evolutiei - de la o genă funcţională GLO într-un stramos comun al mamiferelor. Conform acestui punct de vedere, GLO exemplare în gena umană şi linii de cobai au fost inactivate prin mutaţii. Probabil că aceasta a apărut separat în cobai şi primate ale căror strămoşi naturale, diete au fost atât de bogat în acid ascorbic că lipsa activităţii enzimatice GLO nu a fost un dezavantaj - nu a provoca o presiune selectivă împotriva gena defecta.

Geneticienii moleculară care examinează secvente de ADN dintr-o perspectivă evoluţionistă ştiu că eliminări mari gena sunt oameni de stiinta rare, astfel de aşteptat ca non-funcţional mutante GLO copii gene - cunoscut sub numele de "pseudogene" - ar putea fi încă prezente în primate şi cobai ca relicvele gena functionala de rudenie. În contrast, Creationistii cred ca oamenii şi cobai au fost create fiecare independent de toate celelalte specii şi trebuie să fi fost "concepute" să funcţioneze fără GLO. Dacă acest lucru ar fi adevărat, aceste două specii nu ar fi de aşteptat pentru a efectua o copie defect al genei GLO. De fapt, pseudogene GLO au fost detectate în ambele cobai si la om (Nishikimi et al J Biol Chem 267:.. 21967, 1992; Nishikimi et al J Biol Chem 269:13685, 1994), în conformitate cu punctul de vedere evolutiv, probabil, pseudogene legate de asemenea, exista in primatele non-umane care au nevoie de vitamina C. dietetice tipuri de mutatii gasite in umane şi pseudogene cobai sunt tipice pentru cele observate în bolile genetice cum ar fi cele mentionate mai devreme. În acest eseu am apel uman şi cobai GLO secvente de ADN-ului "pseudogene unitar" pentru a le deosebi de la două alte tipuri de pseudogene care apar într-o specie care posedă, de asemenea, o copie funcţională a genei aceeaşi (a se vedea mai jos). Cititorii ar trebui să reţineţi faptul că termenul de "pseudogene unitar" este folosit aici pentru mai mult confort; nu există nici un standard de nomenclatură pentru a descrie acest tip rar de pseudogene.

Pseudogene unitar sunt relativ rare, fiecare este ca un defect genetic care afectează toate persoanele într-o specie. Dar aceste gene defecte nu corespund cu boli genetice, deoarece în cazul în care simptomele cauzate semnificative sau alte dezavantaj pentru proprietarii lor, persoanelor fizice cu gene intacte s-ar fi mult timp în urmă a câştigat competiţia pentru supravieţuire şi reproducere, de conducere, astfel, pseudogene din existenţă. Într-o perspectivă evoluţionistă pseudogene unitar reprezintă relicve genetice de gene a cărui funcţie a fost important de specii de rudenie, dar a devenit inutilă din speciile moderne, adică sunt secvente de ADN vestigiale. Prezenţa moaştelor pseudogene non-functionale este uşor de explicat de catre modelul de evoluţie: acestea sunt o consecinţă naturală a mutatii care să nu fie eliminat prin selecţie naturală, deoarece funcţia produsului gena a devenit nenecesar. De fapt, acest model prezice că pseudogene multe unitar ar trebui să fie găsită în cazul în care oamenii de ştiinţă să examineze genele specificând structurilor vestigiale - de exemplu, genele care codifica structuri ochi orb în specii, cum ar fi alunite sau pestera de locuitori. (Un exemplu care confirmă această predicţie a fost recent descrise în moli marsupial: un pseudogene aparent unitar referitoare la interphotoreceptor genei proteinei retinoid obligatorii [Springer et al, PNAS 94:13754, 1997.] Un exemplu de vedere conceptual similară în ADN-ul uman este furnizat de odorant. secvente de ADN receptor: circa 70% sunt din aceste secvenţe sunt pseudogene, reflectând statutul aproape vestigiale a percepţiei noastre olfactiv, în comparaţie cu cea a altor specii [Rouquier et al, Nat Genet 18:243,1998; Rouquier, et al omului.. Molec Genet şi:. 1337,1998; Sharon et al, Genomica 61:24,1999; Rouquier et al, PNAS 97:2871,2000. Glusman et al, Genome Res 11:685, 2001]) În schimb, astfel de pseudogene nu ar fi de aşteptat dacă fiecare specie s-au creat în mod independent de către un designer inteligent (cu excepţia cazului în care proiectantul au fost în mod intenţionat simularea evolutia). Mai multe pseudogene alte unitar sunt cunoscute la om, inclusiv secvenţe de omolog [de exemplu, similare şi considerat a fi derivat dintr-un strămoş comun] genele care codifica urati oxidaza (Yeldandi et al, Gene 109:2821, 1994; Wu et al, J Mol Evol 34:78, 1992), alfa-1,3-galactosyltransferase ( Galili şi Swanson, PNAS 88:7401,1991 ) şi proteina RT6 suprafaţă, o glycophosphatidylinositol legate de ADP-ribosyltransferase (Haag et al, J Mol Biol 243 : 537,1994). Mai multe pot fi descoperite ca avansurile Proiectul genomului uman cunoştinţe de secventa ADN-ul nostru.

(Un alt grup interesant de pseudogene unitar sunt secvenţe polimorfă care sunt genele, în unele persoane şi pseudogene în altele, cu frecvenţe diferite de pseudogene în populaţii diferite. Printre exemple se numără genele umane pentru receptorul CCR5 chemokine, pentru SE alpha2-fucosyltransferase, pentru citocromilor. 2D6 P450 şi P450 2C19, pentru enzima tiopurinmetiltransferaza, şi pentru apo lipoproteinelor (a) Pentru aceste exemple, lipsa de proteine corespunzătoare funcţional este neimportantă cele mai multe ori, dar poate deveni punct de vedere clinic importante - fie benefică sau dăunătoare - -. în anumite condiţii de mediu sau în asociere cu alte gene În unele cazuri, produsul aceleiaşi gene pot fi benefice în anumite împrejurări şi în detrimentul în altele, astfel încât selecţia duce la o frecvenţă de gena intermediar).

b. Clasic pseudogene duplicate

O clasă mult mai mare de pseudogene aparent decurge din ghinioane într-un model de modificare gena care a fost important in evolutia de gene functionale normale: modelul de duplicare şi diferenţiere (Ohta, Genome 31:304,1989; Holland et al, Dev. suppl 36:125, 1994). Acest model este evident de la observaţia frecvente (în ADN-ul dintr-o varietate de specii) din blocuri de secvente care se pare că au fost copiate, astfel încât două sau mai multe repetă de secvenţe similare apar una lângă alta, şi anume în tandem (a se vedea caseta 1 ).

Probabil, imediat după dublarea fiecare copie a avut o secvenţă de gene identice. (A se vedea figura 3). Dar cum secvenţele de ADN sunt copiate de la generaţie la generaţie, se poate acumula mutaţii independent în copiile duplicate secvenţă, cu mai multe consecinţe posibile.

Normal gene function and pseudogene formation

Figura 3. În funcţie gena normală (panoul din stânga), ADN-ul este transcris in ARN, care este apoi "prelucrate", prin înlăturarea introns (secvenţele non-codare între Dulapuri cu gri), precum şi adăugarea unui poli (A) coada. ARN-ul este matură prelucrate apoi traduse într-un lanţ de aminoacizi pentru a forma o proteina. Panourile dreapta ilustrează două căi de generare pseudogene clasice duplicat (sus) şi pseudogene prelucrate (de jos). În calea de sus, ADN-ul dublarea generează două copii ale genei întregul (caseta din dreapta sus), dar mutatii intr-un exemplar (reprezentată de "x" e) fac un pseudogene. În cealaltă o cale prelucrate transcrierea ARN a unei gene poate deveni inversa transcrise într-o copie ADNc (caseta din dreapta jos), care introduce inapoi in ADN-ul celulei la o pozitie aleatoare în genomul, de obicei, - aşa cum se arată aici - in ADN-ul spacer între gene (Dulapuri cu alb în figura).

i. Unele mutaţii pot avea nici un efect asupra funcţionării a genei.

CASETA 1

Creaţionişti susţin că de obicei caracteristici le observăm în ADN-ul de specii moderne - inclusiv probabil secvente repetate tandemly - au fost proiectate în mod specific de către un creator inteligent; întrucât oamenii de ştiinţă în vederea tandem secvenţe repetate de ADN care rezultă din suprapunerile accidentale. Un argument în favoarea vedere ştiinţific este că putem vedea exemple de astfel de accidente genetice care au loc astăzi în ADN-ul uman (precum şi ADN-ului de la speciile de laborator), fără intervenţia divină aparentă. Din cauza de părtinire constatare - care este, găsim lucruri doar în cazul în care ne uităm pentru ei - cele mai bune exemple studiat suprapunerilor în om sunt cele care cauzează boala. Un mod suprapunerile ADN-ul poate provoca boala este dacă doar o parte a unei gene este duplicat, astfel ca proteina rezultate ar avea unele aminoacizi repetate, alterand astfel structura şi funcţia de proteine (Heikkinen et al, Am J Hum Genet 60.: 48, 1997; Hu şi Worton Hum Mutat 1:3, 1992). Atunci când duplicări ADN-ul să apară în celulele somatice (adică în afara linia celulei contribuie la ovul si spermatozoid) nu pot fi transmisă generaţiilor viitoare, dar ele pot cauza probleme pentru afectate individuale, de exemplu, cazurile de cancer au fost raportate care conţin gena parţiale duplicarea în celulele canceroase, în timp ce dublarea este absent de la tesuturile normale a corpului (Schichman et al, de cercetare a cancerului 54:. 4277, 1994), indicând faptul că dublarea avut loc în timpul duratei de viaţă a pacientului afectat. Suprapunerile mare care implica gene întregul poate crea probleme clinice, în cazul exemplare suplimentare ale unei gene functionale întreg poate produce efecte nocive, în timp ce acest lucru este neobişnuit, un exemplu bine studiat este boala neurologica Charcot-Marie-Tooth boala de tip 1A, în care o copie in plus a genei cunoscut sub numele de PMP-22 pare a fi vinovat. Numeroase cazuri de CMT1A au fost raportate în cazul în care suprapunerea este prezentă în pacient afectat, dar nu în oricare dintre părinţi a pacientului, indicând faptul că dublarea trebuie să fi avut loc în celulele germinale fie mamă sau foarte devreme în dezvoltarea embrionară a pacientului ( Euro Neurol 34:135, 1994).Aceste exemple arată clar că gena duplicarea nu este doar un construct ipotetic - invocat pentru a explica repetă tandem care au fost create de evenimente impenetrabil în trecutul îndepărtat -, ci mai degrabă este un proces biochimic natural care pot fi observate astăzi la om (se poate de asemenea, să fie studiat în speciile de laborator diverse cum ar fi bacteriile si muste de fructe;. Lupski et al Am J Hum Genet 58:21, 1996). Genomi de vertebrate moderne pot reflecta probe vechi de două evenimente la nivelul genomului-duplicarea, care a dublat conţinutul gena întregul (Sidow pac aviz din Genet şi Dezvoltare 6:715,1996; Endo et al, Gene 205:19, 1997; Pebusque et al Mol. biol Evol: 1145, 1998); dublari similare mai recente au fost dedus din anumite plante, broaşte şi chiar şobolani (Gallardo et al, Natura 401:341, 1999).



ii. Alte mutatii poate duce la o proteina care are o funcţie uşor diferită de cea a genei originale. De fapt, astfel de diferenţiere de gene duplicate pentru a dezvolta noi funcţii într-un singur exemplar aparent reprezintă o parte semnificativă a expansiunii în complexitate a genelor organismelor superioare. De exemplu, gena pentru un primordială care transportă oxigenul de proteine este de a crezut că au duplicat duce la mioglobinei separate pentru codare gene (proteine de oxigen-contabila a musculară) şi a hemoglobinei (proteina care transportă oxigenul de celule roşii din sânge). Apoi gena hemoglobinei duplicat, precum şi copiile diferenţiate în formele cunoscute ca (alpha)şi (beta). Mai târziu, atât (alpha)şi(beta)gene a hemoglobinei duplicat de mai multe ori produc un grup de hemoglobină, (alpha)legate de secvente si un grup de hemoglobină, (beta)legate de secvente. Clustere includ gene functionale, care sunt usor diferite, care sunt exprimate în diferite perioade de dezvoltare a embrionului la adulţi, şi care codifica proteinele adaptate în mod specific aceste perioade de dezvoltare. Divergenţă între mioglobinei şi (alpha)şi (beta)genele au avut loc atât de mult timp în urmă, în evolutia că amestecare de informatii genetice care apare ocazional în ADN-ul a distribuit aceste gene la cromozomi diferite. Genele în cadrul (alpha)grupului şi (beta)grupul duplicat mai recent în evoluţie, şi încă se află în clustere.

iii. În cele din urmă, în continuare alte mutatii care modifică acizi amino-critice, care afectează intron despicare sau care creează codonii noi opri, poate distruge complet funcţia dintr-o secvenţă gene duplicat si face un pseudogene, într-adevăr, aceasta este soarta duplicate cele mai multe gene (Lynch si Conery Ştiinţă 290:1151, 2000). Tipuri de mutatii care distrug gena functia din nou, se aseamănă cu cele care s-au dezactivat gene cruciale non-duplicat, cauzând astfel bolile genetice. Defecte gene care nu sunt dublate tind să dispară de la o populatie de peste timp, deoarece persoanele fizice lipsite de o copie funcţională a genei sunt mai putin capabile sa supravietuiasca pentru a produce urmasi (cu excepţia cazului în gena nu mai este necesara, la fel ca în pseudogene unitar). Cu toate acestea, atunci când o gena defect există alături de o copie duplicat normală, funcţia de continuare a genei normale, în general, compensează pentru orice mutatii în copie defect; secvenţa de defect este de obicei inofensiv si poate fi perpetuat în ADN-ul ca un "clasic duplicat" pseudogene. În general, fiecare pseudogene de acest tip contine secventa asemanatoare cu gena întregul - inclusiv ambele secvente de reglementare situate în afara secvenţe de aminoacizi de codificare, şi introns că întrerupe secvenţele de codificare (a se vedea mai sus). Numeroase pseudogene de acest tip au fost găsite în ADN-ul dintr-o varietate de organisme, inclusiv oameni. De exemplu, atât alfa şi beta grupuri de gene a hemoglobinei la om includ duplicat pseudogene de acest tip.

Deşi cele mai multe "clasice" pseudogene stau aproape de gene de la care au fost obţinute prin suprapunerea tandem, recent, mai multe laboratoare au descris-o varietate specială a pseudogene duplicat situate în apropiere de centromeres de cromozomi diferite. (Centromeri sunt segmente cromozomiale, în cazul în care - chiar inainte de diviziunea celulara - cele două duplicate de hot-dog-în formă de copii cromozomului apar legate împreună, astfel cum diagrama din Figura 4, mai jos). Se pare că în cursul evoluţiei primat mai multe regiuni ADN-ului au fost supuse unui proces de prost înţeles, care a distribuit copii imperfecte în regiunile centromeric de cromozomi multiple.Genele din aceste exemplare includ introns, dar sunt în multe cazuri trunchiat şi au, în general, punctul de mutaţii multiple care le face non-functionale pseudogene. Exemple de astfel de pseudogene centromeric includ secvenţe legate de gena ALD adrenoleukodystrophy (Eichler et al., Omului Molec Genet 6:991, 1997), gena transportorului creatina SLC6A8 (Eichler et al omului Molec. Genet 5:899, 1996), neurofibromatoza genei NF1 (Human Molec Genet 6:9, 1997) şi a unei gene numite FRG1 aproape de locusul facioscapulohumeral distrofia musculară (Grewal et al., Gene 227:79, 1999).

c. Pseudogene prelucrate

O clasa cu totul diferit de pseudogene cunoscut sub numele de pseudogene prelucrate (a se vedea figura 3, panoul din dreapta-jos) apare de la care apar natural insertii de copii genei suplimentare provenite de la transcrieri ARN. Trei caracteristici ale acestor secvente sugereaza derivare de la ARN:

i. Fiecare secvenţă pseudogene prelucrate seamănă cu o transcriere ARN în această similitudine pseudogene de a "gena sursa" sale se întinde de la site-ul iniţiere ARN-ul la site-ul de terminare ARN-ului, dar nu include secvenţe care se află chiar în afara regiunii transcris, inclusiv secvenţe de reglementare ca promotori.

ii. Aceste pseudogene lipsa secvenţe intron care sunt în mod normal, transcrise în ARN, dar sunt apoi imbinate din ARN-ului înainte de a fi folosit pentru a specifica Secvenţa de aminoacizi a unei proteine.

iii. Acestea includ, în general, poli (A), "coada" caracteristică de transcrieri ARN-ului care codifica proteinele.

În plus, spre deosebire de pseudogene duplicat clasic, care sunt de obicei găsite în apropiere de gena functionala din care au derivat de duplicare, pseudogene prelucrate sunt aparent inserate în ADN-ul la puncte aleatorii. Această întâmplare este ceea ce ar fi de aşteptat de la o molecula de ARN, care poate pluti liber departe de gena sursa acesteia (de la care a fost iniţial transcris), înainte de o copie este reintrodus inapoi in ADN-ul. Chiar în cazul în care codifica o secventa corecta de aminoacizi, un pseudogene transformate este, de obicei non-funcţional, deoarece îi lipseşte secvente de reglementare (ca un promotor de transcriptie) sunt necesare pentru expresia genelor, ca o copie non-functionale in plus o astfel de secvenţă poate acumula mutaţii aleatorii în temeiul nici o presiune selectivă, adică, fără a reduce succesul de reproducere a unui organism care efectuează astfel de mutaţii.

Pseudogene prelucrate nu ar trebui să fie confundat cu un număr mic de copii genei retroposed care sunt de fapt genele funcţionale. Acestea pot apărea, deoarece, rareori, o copie a ADN-ului unui ARN prelucrat ar putea insera în ADN-ul în aşa fel încât copia introdus poate fi exprimat în mod activ. În aceste cazuri, secventa de ADN pot păstra funcţia şi, astfel, să rămână sub presiune selectivă împotriva mutatii acumularea. Deşi astfel de secvenţe - care pot fi numite gene prelucrate sau gene retroposed - reprezinta o mica parte de copii genei retroposed observat, mai mult de o duzină au fost descoperite, în special în copiile genei care sunt exprimate în special în testicul (Kleene et al, J Molec Evol 47: 275, 1998). Aceste gene sunt retroposed deosebite cu uşurinţă de pseudogene prelucrate prin lipsa lor de mutaţii crippling. Faptul că aceste copii puţini retroposed ADN-ului sunt gene utile nu aluzie la orice funcţie pentru pseudogene mult mai numeroase prelucrate cu mutaţii multiple crippling ca codonii opri, care ar exclude expresia lor de proteine functionale.

Evoluţioniştii cât mai curând Darwin a subliniat structuri vestigiale - cum ar fi ochii functionless al nevăzătorilor pestera locuinţă animalelor sau oasele pelviene rudimentare ale unor şerpi - ca sprijinind punctul de vedere evolutiv. Aceste structuri îndeplinesc nici o funcţie care ar putea explica aparenta designul lor de către un creator, dar ele pot fi uşor de înţeles din perspectiva evolutiei astfel cum rezultă din structurile care au fost funcţionale în specii de rudenie. Secvente genetice vestigiale - care este, pseudogene - furniza exemple de structuri vestigiale rafinat, şi, astfel, în special dovezi convingătoare pentru evoluţie. Astfel de secvenţe poate fi studiat într-o varietate de specii, relaţia lor a omologului lor funcţionale este evidentă şi cantitative (pe baza numărului de discrepanţe între secventa gene si pseudogene) şi subsetul de pseudogene prelucrate poate - cu rare excepţii şi uşor de recunoscut - Se presupune că au fost in totalitate functionless din timpul lor de origine. În cele din urmă, pseudogene sunt o sursă bogată de date, deoarece acestea sunt abundente. Secvenţa a finalizat recent de cromozomiale umane 22 (Dunham et al, Natura 402:489, 1999) a identificat 134 pseudogene, împreună cu 545 gene in regiune ordonate, ceea ce corespunde la aproximativ 1,1% din genomul uman. În cazul în care acest eşantion este reprezentativ, ne putem aştepta aproximativ 15000 pseudogenes in genomul uman.

2.2.2 Retroposons

Cum ar putea un prelucrate secvenţă ARN face drumul înapoi în ADN? De fapt, pseudogene prelucrate sunt membri ai unei clase mult mai mare de secvenţe cunoscute ca elemente retroposed, care eu o numesc aici "retroposons", şi care implică toate secvenţele ARN-ului care au fost inserate în ADN-ul. După cum sa discutat mai sus, în condiţii normale de fiziologie moleculara celulare, informaţia genetică trece de la ADN la ARN la proteine. Uneori, cu toate acestea, un accident genetică se produce şi ARN-ul devine inversă transcrie în ADN-ul ("retro" sau înapoi de la direcţia normală) şi ADN-ul devine depuse înapoi (sau "retroposed"), la o anumita pozitie aleator in ADN-ul celulei. (. Vedea figura 4) Unii cititori pot recunoaşte retroposition ca mecanismul prin care retrovirusuri cum ar fi HIV - virusul SIDA - ascunde in ADN-ul celulelor T de bolnavi de SIDA. Ca şi în cazul HIV, o cerinţă esenţială pentru toate retroposition este activitatea unei enzime numite revers transcriptaza (RT), care generează o copie a ADN-ului secventa ARN-ului. Nr genice de codificare, această enzimă este cunoscut a fi prezente în genomul uman, altele decât în copiile asociată cu elemente care suferă retroposition. Enzimă RT nu are nici o funcţie cunoscută pentru fiziologia celulare normale, deşi se pare că o variantă de specialitate al reverstranscriptazei este implicat în întreţinerea telomeres, secvenţe repetitive la sfaturi de cromozomi. Odată ce o copie ADN al unei ARN a fost sintetizat de RT, acest ADN poate fi inserată în pauze, în ADN-ul care au loc din când în când în celulă şi care sunt în mod normal, sigilate de către un complex de enzime maşini de repararea ADN-ului cerut de către toate celulele. Astfel de pauze apar adesea la poziţii uşor diferite în două ADN-ului, producătoare de "capete eşalonate"; secvenţe retroposon inserează între capetele sunt frecvent flancat pe ambele feţe cu scurte secvente identice create prin reparare a două capete eşalonate.

Retroposon formation

Figura 4. formarea Retroposon apare atunci cand o secventa de ADN devine transcrise in ARN, care apoi este "inversa transcris" înapoi în ADN-ul. In partea de sus din stânga arată figura unui cromozom, aşa cum apare chiar înainte de diviziunea celulara, aratand ca doi câini fierbinte legate împreună la centromere. Unul dintre gene pe un cromozom dat poate da naştere la mai multe pseudogene, care introduce, în general, aleatoriu în cromozomi diferite. Un mecanism similar se extinde liniile şi Sines, inclusiv inserţii Alu.

Dintre multe tipuri de retroposons cunoscute de biologi moleculare, voi menţiona patru clase principale incluse în ADN-ul uman. (Pentru o analiză recentă, a se vedea Prak şi Kazazian, Nature Reviews, 1:134, 2000.)

a. Pseudogene transformate. În general, pseudogene prelucrate (descrise mai sus) au fost descoperite ca oamenii de stiinta au ecranat genomul (folosind tehnici de dincolo de domeniul de aplicare al acestui articol) pentru secvenţe similare cu gene cunoscute. Ecrane de astfel de avansat până versiuni mutant cu "prelucrate" caracteristicile descrise mai sus, duce la identificarea lor ca retroposons. Ca orice retroposon, aceasta clasa ar putea fi intrat în ADN-ul liniei de germeni (adică ADN-ul celulelor sexuale care permit propagarea pentru generaţiile viitoare), numai în cazul în care celulele germinale conţinea două componente: transcrieri ale genei ARN şi revers transcriptaza (RT), să-l copiaţi înapoi în ADN. Să luăm în considerare aceste două componente, la rândul său. Multe dintre cele mai bune proteine cunoscute se găsesc numai în anumite ţesuturi diferenţiate şi nu sunt exprimate în altă parte. De exemplu, hemoglobina este produsă numai în celulele sanguine şi precursorii lor, şi proteinele vizual pigment sunt produse numai în ochi. Genele pentru proteinele din tesut specifice, cum ar sunt aproape niciodată transcrise în celulele germinale, şi aşa au doar rareori contribuie la pseudogene prelucrate. În schimb, toate celulele au anumite "menaj" proteine necesare pentru funcţiile metabolice de bază; transcrieri ARN codare aceste proteine sunt prezente în celulele germinale şi în mod frecvent să contribuie la pseudogene prelucrate. Gena glyceraldehyde-3-fosfat dehidrogenazei, de exemplu, este o genă de menaj reprezentată de aproximativ 10 pseudogenes prelucrate în ADN-ul uman (Ercolani et al, JBC 263:15335,1988). Deoarece, după cum sa menţionat mai sus, secvenţe prelucrate pseudogene nu includ secvenţe promotor necesare pentru iniţierea de transcriere ARN, odată ce acestea sunt introduse în ADN-ul acestor pseudogenes in general, nu sunt transcrise şi, prin urmare nu se pot reprezenta o genă sursă pentru retroposons viitor. (Această limitare contrastează cu caracteristici de clase retroposon alte, după cum vom vedea mai jos.) Cealaltă componentă necesară pentru retroposition este de revers transcriptaza. RT nu este prezent în majoritatea ţesuturilor normale în cantităţi măsurabile, deşi poate fi exprimată în cazul în care o celulă este infectat cu un retrovirus care gena pentru aceasta enzima. Celulele germinale, cu toate acestea, sunt un tip de celule în care RT activitate pot fi găsite în lipsa retrovirusurilor infectioase. În aceste celule enzima aparent provine de la alte elemente retroposon - care urmează să fie discutate mai jos - care transporta genele funcţionale RT în succesiunea lor.

b. Sines. Cele mai bune clasă caracterizat de elemente Short intercalate (Sines) în primate sunt cunoscute ca secvenţe Alu. Acestea sunt de aproximativ 300 pb lung şi nu codifica orice secvenţă de proteine. Analiza recentă secventa ADN a genomului uman descoperit aproximativ 1.1 milioane Alus, cuprinzând 10,6% din ADN-ul (Natura 409:860, 2001). Spre deosebire de pseudogene prelucrate, care, în general, nu sunt transcrise, secvenţe Alu include un segment care poate acţiona ca un promotor de transcriptie internă; prin urmare, fiecare inserţie Alu pot fi potenţial transcrise în ARN, servind ca sursă pentru un nou inserare. Această proprietate poate explica parţial de modul în care aceste secvente au devenit atât de abundente în genomul nostru. Cu toate acestea, dovezile actuale sugerează că doar un foarte puţine secvenţe Alu sunt surse activă de transcrieri; poate transcrierea de cele mai multe exemplare este inhibată de mediul cromozomiale de inserţie (Englander şi Howard, JBC 270:10091, 1995). Chiar dacă Alu transcrieri ARN există în unele celule germinale, se re-introduce in ADN-ul doar rareori, deoarece acest pas necesită revers transcriptaza, care nu poate fi prezent în aceleaşi celule în cazul în care ARN-ul Alu este transcris.

c. Linii. Elementele intercalate pe termen lung reprezintă o familie de secvenţe legate de faptul ca sunt prezente în aproximativ 868,000 de exemplare în ADN-ul nostru, care cuprinde aproximativ 20% din genomul nostru (Natura 409:860, 2001). Ele se deosebesc de secvenţe Alu de a fi mult mai mult timp - până la aproximativ 7000 de basepairs - şi în care conţine două secvenţe potenţial de codificare. Una dintre aceste secvenţe de codificare are asemănare cu gene activ RT. Deşi în cele mai multe exemplare ale genei LINE RT conţine numeroase mutaţii care ar împiedica orice codare funcţională enzimă RT, copii anumite LINE nu codifica transcriptază activă inversă. În plus, regiunile de reglementare chiar în afara secvenţelor de codificare a liniilor cauza expresia genelor selectiv în celulele liniei de germeni. Liniile au, astfel, mai multe proprietăţi de aşteptat de secvente de "egoist", ADN-ul care se poate răspândi în ADN-ul gazdă, pur şi simplu pentru că ei codifica maşini de propriile lor de răspândire. Liniile pot fi exprimate in celulele germline ca ARN-ului, precum şi copiile rare, care codifica funcţionale RT poate permite transcrierea inversa a ARN-ului LINE înapoi într-o copie ADN-ului care poate introduce apoi in locatii noi in ADN-ul celulei germline; atunci când astfel de o celulă ajunge la maturitate la ou sau sperma, transmiterea de noua linie de generaţiile viitoare să poată să apară. Aparent RT de multe ori cade a ARN-ului înainte de transcriere inversa este completă, deoarece cele mai multe exemplare LINE sunt trunchiate la capete 5 lor ". Este posibil ca activitatea LINE-codificat de revers transcriptaza poate produce, de asemenea, copiile inversă transcrise of RNAs altele - cum ar fi transcrieri Alu şi transcrieri ARN de gene -, care să conducă la noi insertii de secvenţe aluminiu sau pseudogene transformate în ADN-ul celular.

d. Retrovirusuri endogene. retrovirusurilor infectioase au fost descoperite ca agenţi de boală la om şi au fost intens studiate. Acestea sunt cele mai complex de elemente retroposing şi poate au evoluat de la cele mai simple descrise mai sus. Toate conţin două identice non-codare reiterează lungă Terminal (secventele LTR), la capetele lor, precum şi trei gene cunoscute sub numele de gag, pol si env. Aceste gene sunt codificate în ADN-ul virusului, nu de către, ci de ARN. Gena codifica pol de revers transcriptaza, si poate codifica, de asemenea, activităţi suplimentare enzimatice.Gena env codifica proteinele care strat de suprafaţa exterioară (plic) de virus infectioase. Gena gag codifica proteinele suplimentare necesare pentru prelucrarea componentelor virale. Structură comună pentru toate retrovirusuri este, aşadar, LTR-gag-pol-env-LTR. "Stânga" LTR include secvente de reglementare care poate iniţia ARN transcriere spre dreapta, în gag-pol-env-LTR, "stânga" LTR este apoi recopiat de la "dreapta" LTR printr-un mecanism complex. Retrovirusuri Infecţioase includ HTLVI, care cauzeaza un fel de leucemie la om, şi cu HIV, care provoacă SIDA.Aceste virusuri infecteaza de obicei, anumite tipuri de celule albe din sange - limfocite - şi se introduce revers-transcris copii ale genelor lor ARN în ADN-ul acestor celule. La scurt timp după descoperirea retrovirusurilor infecţii, oamenii de stiinta a observat ca secvenţe similare au fost prezenţi în ADN-ul multor specii de mamifere, inclusiv omul, aceste copii sunt numite retrovirusuri endogene, şi reprezintă probabil consecinţele infecţiilor vechi retrovirale a celulelor liniei de germeni. În ADN-ul uman există aproximativ 8 clase diferite de retrovirusuri endogene cu membri din fiecare clasă, care variază în număr dintr-una sau două la mai mult de 50 de copii. În esenţă, toate aceste retrovirusuri endogene contin mutatii care ar perturba functia de gene lor, cum ar fi de aşteptat în cazul în care introduce milioane de ani în urmă cu nici o presiune selectivă pentru a menţine în funcţie de gene. În plus, secvenţele duplicat LTR reprezinta tinte potentiale pentru "recombinarea omologă" evenimente care şterge ADN-ul între regiunea corespunzătoare din secventele LTR, lăsând doar o secvenţă unică LTR compozite; copii mult mai multe dintre aceste fragmente LTR izolate există în ADN-ul complet decât copii retrovirale.

3. Cum erori vechi pot persista în specii moderne

Cum ar putea fiecare dintre mai multe tipuri de non-functionale secvenţe menţionate mai sus, rezultă într-o celulă germline a unui individ special, ajung să fie conservate în toţi indivizii unei specii? O posibilitate este ca fiecare dintre aceste secvenţe s-a întâmplat să stau aproape de o gena avantajoase care a devenit predominante în cadrul unei populaţii prin selecţie naturală (sau retroposon pseudogene ", călare pe haina-cozi" a genei avantajoase din apropiere, a se vedea Nurminsky et al, Natura 396:572,1998; Nurminsky et al Ştiinţă 291:128, 2001).. Eventual astfel de non-funcţional secvenţe apar la o frecvenţă mare şi vom vedea doar cele câteva care sunt păstrate de către astfel de influenţe indirecte sau de evenimente şansă în populaţii mici.

Sarcină suplimentară de a efectua chiar şi o secvenţă de-a lungul pseudogene mare - de exemplu, 100.000 de nucleotide - este nesemnificativ pentru o celulă de mamifer cu valoare de aproximativ trei miliarde de nucleotide "de informaţii. În orice caz, nu există nici un cunoscut "corectură", mecanismul prin care celula ar putea distinge non-funcţional din ADN-ul funcţional şi în mod selectiv a elimina ceea ce nu are nevoie. Secvente de ADN-ul Functionless care oamenii de stiinta au introdus in ADN-ul de soareci sau alte specii sunt fidel transmise urmaşilor, şi pseudogene natural şi retroposons se comporta aparent similar. Acumularea de ADN-ul functionless nu este complet fără opoziţie; eliminări a ADN-ului apar, dar accidente se pare la fel de rare, care nu fac discriminări între secvenţe funcţionale şi non-funcţionale. Ştergerile care elimină gene cruciale funcţionale au fost recunoscute ca fiind cauze de boli genetice rare, a scăzut de fitness a persoanelor care le-a ar tinde să elimine copii ADN-ul cu astfel de eliminări. Alte eliminări că, prin şansă, nu va elimina orice gene functionale ar putea elimina unele ADN-ului, inclusiv inutile pseudogene şi retroposons, dar o persoană cu un astfel de text eliminat ar avea nici un avantaj selectiv special ca urmare a eliminării, astfel încât răspândirea de copii ADN-ului care transportă eliminarea în populaţia în general nu ar fi mai probabil decat răspândire a oricăror alte mutaţie inconsecvente. Astfel, astfel de evenimente sunt în mod clar un text eliminat ineficiente "ştergere de gunoi" mecanism; şi, ca o consecinţă inevitabilă a acestei ineficienţă, cantităţi substanţiale de functionless "gunoi" secvenţe s-au acumulat între gene functionale de mamifere. Aceasta este o caracteristică a materialului genetic care nu a fost apreciat până la tehnologie de recombinare a ADN-ului a permis biologie moleculară, să privim dincolo de secvenţe de aminoacizi la structura ADN-ului în sine. Deşi conţinutul ridicat de "ADN-ul junk" a fost iniţial surprinzătoare atunci când a fost descoperit, înţelegerea noastră actuală a mecanismelor de expansiune genomului (dublarea şi inserţie), precum şi lipsa aparentă a presiunii selective semnificative pentru a reduce dimensiunea genomului se combină pentru a face acumularea de inutile secvente din ADN-ul nostru par a fi inevitabile.

4. Argumentul de la ADN la evolutia: pseudogene comun şi retroposons

Observaţie crucială privind descoperirea pseudogene and retroposons la teoria evolutiei este aceasta: unii pseudogene and retroposons sunt partajate între diferite specii, ca şi cum acestea au fost copiate de la un pseudogene sau retroposon într-un strămoş comun. Să examinăm exemple din fiecare dintre clasele de "erori", le-am discutat mai sus.

CASETA 2

Pseudogene la comun de galactosyltransferase sunt fascinante pentru un motiv care complică utilizarea lor în argumentând împotriva creaţionişti: dovezile sugerează că este posibil să fi fost un avantaj selectiv pentru mutatii care inactivat această genă. Produsul enzimatice ale genei catalizeaza producerea unei molecule carbohidrati special, care se găseşte în membranele celulelor de mamifere care posedă enzime, dar, de asemenea, pe anumite bacterii infecţioase. Persoanele infectate cu bacterii, cum ar ar beneficia de montarea unui atac imun la această moleculă de carbohidraţi, dar în cazul în care a apărut pe acelaşi carbohidrati celule propriile lor un astfel de atac ar putea deteriora tesuturile proprii. Prin urmare, persoanele care transporta mutatii in enzima - şi, prin urmare, nu ar face de hidraţi de carbon de pe celulele lor - ar fi liber pentru a monta un atac imun axat pe această moleculă, protejarea acestora împotriva mai multe bacterii, fără pericolul de a deteriora tesuturile proprii. Prin urmare, presiunea selectivă ar fi dus la răspândirea de copii genei care a suferit mutatii crippling. Creaţionişti ar putea argumenta în mod rezonabil că mutaţii ar putea avea loc în mod independent în diferite specii ca exemple de microevolutiei recente după crearea independent de specii. Este posibil ca mutatii diferite a inactiva gena independent în strămoşi mai multe primate. Cu toate acestea, pseudogenes umane si cimpanzeu galactosyltransferase au mutatii identice crippling, prin urmare, este foarte probabil ca gena a fost inactivat într-un strămoş comun umane / cimpanzeul.

4.1. Pseudogene la comun unitar. Multe dintre pseudogene unitar la om descrise anterior sunt partajate cu alte primate. Prin "la comun" Vreau să spun mai mult decât pur şi simplu că aceeaşi genă este inactivă în două specii diferite, din moment ce această situaţie ar putea rezulta în cazul în care genele corespunzătoare a celor două specii au fost inactivate separat de mutaţii independente. În schimb, în toate exemplele am descris, pseudogene la primate la transportarea multora dintre mutatii aceeaşi crippling găsite în pseudogene corespunzatoare din organismul uman. Deoarece mutatii aleatoare independente nu ar putea să fie identice în două specii diferite, pseudogene identic mutante sunt dovezi clare că au avut loc mutaţii la o specie comună ancestrale.

De exemplu, a pseudogene GLO unitar de om, este cunoscut faptul ca vitamina C este necesară în regimul alimentar al altor primate, (deşi nu şi pentru alte mamifere, cu excepţia cobai). Teoria evoluţiei ar face de predicţie puternice, care ar trebui să fie primate, de asemenea, sa constatat că au pseudogene GLO şi că acestea ar transporta mutatii similare crippling cu cele găsite în pseudogene umane. Această predicţie a fost declarat în versiunile anterioare ale eseului de faţă. Un test de această predicţie a fost recent raportat. O mică secţiune a secvenţei pseudogene GLO a fost recent raport de la om, cimpanzeu, macaci şi urangutanul; toate cele patru pseudogenes au fost gasite pentru a partaja o comuna crippling text eliminat unice de nucleotide care ar provoca restul de proteine care urmează să fie traduse în cadrul greşit lectură triplet (Ohta şi Nishikimi BBA 1472:408, 1999).

Gena RT6 menţionate mai sus (2.2.1.a) codifica o proteina din aproximativ 230 aminoacizi exprimat pe suprafata membranei limfocitelor T de rozătoare, atât pseudogene uman şi omologul său cimpanzeu conţine mutaţii care produc aceleaşi trei codoni opri, care ar împiedica sinteza unei proteine RT6 (Haag et al, M Mol Biol 243:537,1994).Mai multe dintre pseudogenes umane receptorilor odorant menţionate mai sus se gasesc in alte primate, şi împărtăşesc aceleaşi defecte ca pseudogenes umane (Rouquier S et al, Nat Genet18: 243,1998; Rouquier S, et al omului Molec Genet &:. 1337., 1998; Sharon et al, Genomica 61:24,1999).. Omului NPY1 pseudogene receptorilor parts o mutatie frameshift critic cu omologii primat (Matsumoto et al, J Biol Chem 271:27217, 1996.). Omului urat-oxidaza pseudogene parts trei mutatii crippling cu pseudogene cimpanzeu şi urangutan (Wu et al, J Mol Evol 34:78, 1992). În plus, prezenta pseudogene galactosyltransferase în genomul uman este comun cu maimuţe şi Maimuţele din Lumea Veche ( Galili and Swanson, PNAS 88:7401, 1991 ), deşi interpretarea evolutivă a acestor pseudogenes comun galactosyltransferase este complex, deoarece se poate să fi fost sub presiune selectiv inactivează acestei enzime (a se vedea Caseta 2).

În concluzie, deşi pseudogene unitar sunt relativ rare in cazul oamenilor, cele mai multe dintre exemplele raportate sunt partajate cu alte primate non-umane.

(Numai exemple de alte pseudogenes umane unitar ştiu de sunt unice pentru oameni, aparent având în dobândit defectele lor crippling după ruptura om-cimpanzeu, ele sunt, prin urmare, de interes ca potenţial contribuie la diferenţele fiziologice între aceste două specii Aceste pseudogene corespund. la un tip de păr I keratina [Hum Genet 108:37, 2001], CMP-hidroxilaza acidului sialic [ Chou et al, PNAS 95:11751, 1998. ] Flavin care conţin monooxygenase-2 (FMO2) [J Biol Chem 273.: 30599, 1998], CMP-N-acetylneuraminic acidului hidroxilaza [ Hayakawa et al, PNAS 98:11399, 2001. ] şi gena V10 variabila de gama umane receptorul celulelor T locus [Zhang et al., Immunogenetics 43:196, 1996]. Cititorii sunt invitaţi să mă lase să ştiu despre pseudogene suplimentare unitar.)

4.2. Classic duplicat pseudogene. Există numeroase exemple de pseudogene comun de acest tip, voi descrie numai unul. Steroid 21-hidroxilaza gena codifica o enzima implicata in metabolismul hormonilor steroizi. În ADN-ul uman, secvenţa de 21-hidroxilaza gena, precum si o codificare gene adiacente "C4 complement," a fost duplicată, adică, aproape identice copii de segmente de ADN-ului se afla adiacente reciproc, fiecare copie care conţine o genă şi un complement C4 steroid 21-hidroxilaza secvenţă. Cu toate acestea, doar "B", copie a genei 21-hidroxilaza este funcţional, "O" copie în toţi oamenii este un pseudogene, de exemplu, care conţine mutaţii multiple, inclusiv o ştergere 8 BP, care ar împiedica funcţiei sale. Corespunzătoare "O" secvenţă copie de cimpanzeu a fost examinată, ea conţine acelaşi text eliminat crippling 8 bp vazut in pseudogene uman (Kawaguchi, Am J Hum Genet 50:766-80, 1992).

Multe dintre pseudogenes specifice centromeric descrise mai sus (în secţiunea 2.2.1.b) sunt, de asemenea, conservate în alte primate (Eichler et al, omului Molec Genet 5:899, 1996;. Regnier et al, omului Molec Genet 6:9, 1997 ; Grewal et al, Gene 227: 79, 1999)..

4.3. Transformate pseudogene. Deoarece ADN-ul uman ar putea conţine aproximativ patru ori mai mult pseudogene prelucrate decât pseudogene clasice duplicat (extrapolare pe baza datelor de la cromozomul 22 [Dunham et al, Natura 402:489, 1999]), există mult mai multe exemple de pseudogene prelucrate (decât clasic pseudogene) partajate între specii. Voi descrie una care colegii mei si am descoperit: un pseudogene derivat din imunoglobulina epsilon genice de codificare - un fel de anticorpi care participă la reacţii alergice. În studiile noastre care vizează investigarea baza de alergie am descoperit-o secventa care semana cu gena imunoglobulina epsilon cu excepţia faptului că nu a avut nici introns, a avut mutaţii multiple crippling, a avut de-a rîndul său o succesiune de aproape continuu "A" s (sa arate ca un poli uşor mutaţii (A) ale tractului), şi a fost amplasat pe un cromozom diferite (cromozomul 9) din care a genei funcţionale (cromozomul 14) (Max et al Cell 29:691, 1982;. Battey et al PNAS 79. : 5956, 1982). Dovezile noastre a sugerat că această pseudogene prelucrate, de asemenea, a existat in ADN-ul cimpanzeilor, şi investigaţiile ulterioare referitoare la alte laboratoare (Kawmura and Ueda, Genomics 13:194,1992) a demonstrat aproape identice pseudogene există în cimpanzeul, gorila, urangutanul şi maimuţe din Lumea Veche. Ca şi în cazul tuturor inserţii ADN-ului împărtăşite de specii diferite (a se vedea alte exemple de mai jos), argumentul potrivit căruia aceste secvenţe nu au fost create independent, ci descinde dintr-o rudenie de inserare comun este susţinută prin demonstrarea faptului că inserţiile a avut loc în aceeaşi poziţie în ADN-ul din fiecare specie, de exemplu, ADN-ul care înconjoară de inserare este foarte asemănătoare între specii - cât mai aproape de identice ca ar fi de aşteptat, având în vedere apariţia unor mutaţii care nu sunt selectate împotriva.

4.4. Sines. Din cele aproximativ un milion de exemplare de secvenţe Alu in genomul uman, doar o mică parte au fost comparate între speciei umane şi alte primate. Cu toate acestea, în mai multe segmente lungi de ADN în cazul în care secvenţele corespunzătoare au fost obţinute în ADN-ul uman şi cimpanzeu, aproape toate secvenţele Alu sunt împărţite între aceste două specii. De exemplu, în grup de (alpha)gene-globinei menţionate mai sus, toate cele şapte de secvenţe Alu gasit in ADN-ul uman sunt prezente în cimpanzeilor, încorporate în exact aceleaşi poziţii (Sawada et al J mol. Evol 22:316, 1985). Acelaşi lucru este valabil din cele şapte secvenţe Alu în apropierea unei pseudogene derivat de la o singură copie cdc27hs genă (Gonzalez et al., Genomics 18:29, 1993).

Secvente de multe se repetă Al în ADN-ul uman, au fost comparate, care permite clasificarea în mai multe familii, pe baza gradului de similitudine secventa. Membrii unele familii se gasesc in ADN-ul primatelor multe si diverse, în timp ce alte familii par să fi fost dispersate mai recent, deoarece acestea nu sunt împărtăşite de alte specii. Mai multe exemple de insertii de "cel mai tanar" familie sunt cunoscute a fi polimorfice in randul populatiei umane: de exemplu, acestea apar la unele persoane, dar nu altele. Într-adevăr, frecvenţa anumitor inserţii Alu în diferite populaţii umane a fost utilizat pentru a deduce modelele probabile de migraţie şi a genei de amestec în strămoşii noştri umane. Aceste observaţii sunt în concordanţă cu introducerea unei astfel de copii după Al evolutia oamenilor. Mai mult, sănătate excelentă a persoanelor care nu dispun de insertii din aluminiu special, susţine punctul de vedere că aceste insertii nu servesc nici o funcţie importantă în fiziologia umană.

4.5. Linii. secvenţe LINE Numeroase au fost gasite la aceeaşi poziţie în ADN-ul de oameni si alte specii, inclusiv exemple în locus globinei, genele vizual pigment, şi fosfatazei alcaline intestinale (revizuit de către Smit et al J mol. Biol 246:401, 1995). Unele dintre exemplele raportate sunt împărtăşite de specii de disparate ca om şi vacă, indicând inserţii în strămoşi foarte devreme mamifere.

4.6. Retrovirusuri endogene. Deoarece retrovirusuri endogene sunt mai puţin numeroase decât alte secvenţe de ADN-ul nefunctional discutat aici, şi pentru că o parte relativ mică de secvente de ADN-ul uman cunoscut, au fost comparate între specii, există o lipsă de exemple de retrovirusuri endogene comun. Cu toate acestea, cel puţin cinci exemple diferite de secvenţe aproape identice retrovirale încorporate în aceeaşi poziţie în ADN-ul uman şi cimpanzeu, au fost raportate (Bonner et al PNAS 79:4709, 1982;. DANGEL et al Immunogenetics 42:41, 1995;. Svensson et Immunogenetics al 41:74,1995; Medstrand Mager & J Virol 72:9782, 1998; Barbulescu et al pac Biol 9:861, 1999), toate exemplele aparent retrovirusurilor, care au fost "capturate" de către strămoşii noştri de milioane de ani în urmă.. Se poate anticipa că exemplele suplimentare vor fi descoperit ca mai multe date secventa devin disponibile, în special de la cromozomul Y, care a fost descris ca fiind un "cimitir" pentru secvenţe retrovirus endogen pentru atât umane, cât şi de cimpanzeu (Kjellman et al Gene 161:163., 1995).

4.7 Implicaţiile de secvenţe functionless partajate între specii

Toate exemplele de secvente functionless comun între oameni şi cimpanzei consolida argumentul pentru care ar fi evolutia imperioase, chiar dacă numai un singur exemplu erau cunoscute. Acest argument poate fi înţeleasă prin analogie cu cazuri juridice discutat mai devreme în care erorile comun au fost recunoscute ca dovadă de copiere. Aspectul de aceeaşi "eroare" - care este, pseudogene aceeaşi inutile sau secventa Alu sau retrovirus endogen la aceeaşi poziţie în ADN-ul uman şi maimuţă - supraînălţare în mod logic, explicat prin originile independentă a celor două secvenţe. Argumentul creaţionist discutat mai devreme - că asemănările in secventa de ADN reflectă pur şi simplu planurile Creatorului pentru functia de proteine similare din specii similare - nu se aplică în secvenţele care nu au nici o funcţie pentru a organismului care le găzduieşte. Posibilitatea producerii unor accidente genetice identice crearea aceleaşi două sau pseudogene Alu sau retrovirus endogen independent, în două specii diferite de şansă este atât de puţin probabil ca acesta poate fi demis. Ca şi în cazurile discutate anterior dreptului de autor, cum ar comun de "erori", indică faptul că copierea de un anumit fel trebuie să fi avut loc. Deoarece nu există nici un mecanism cunoscut prin care secvenţele de la maimuţe moderne ar putea fi copiate în aceeaşi poziţie de ADN-ului uman sau invers, existenţa unor pseudogene comun sau retroposons duce la concluzia logică că atât uman şi secvenţe maimuţă au fost copiate de la secvenţe de rudenie că trebuie să fi apărut într-un strămoş comun de oameni si maimute.

Aceste dovezi pentru un clinches strămoş comun argument pentru evoluţia umană / maimuţă, care rezultă din secvenţe comun functionless. Deşi exemplele cele mai numeroase documentate de astfel de secvenţe partajate între specii diferite se intampla sa legătură într-oameni si maimute (a se vedea, de exemplu, Hamdi et al, J Mol Biol 284:861, 1999), acest lucru reflectă pur şi simplu faptul că ADN-ul oamenilor a fost studiată mai intens decât ADN-ului din orice alte specii mai mari, în timp ce secvenţa considerabilă omoloage cimpanzeu este, de asemenea cunoscut. Este evident, totuşi, că logica identic ar putea fi folosite pentru a lega alte specii de pe ramuri diferite ale arborelui evolutiv, şi astfel de exemple au fost raportate, de exemplu, Sines clarificarea relaţiilor dintre specii de rozătoare (Furano J Biol Chem 270:. 25301, 1995 ; Verneau et al, PNAS 95: 11284, 1998 ) sau legarea cailor la rinocer (Gallagher et al, Mamm Genome: 140, 1999) sau de stabilire a afilierea filogenetice de tarsiers (Schmitz et al, Genetică 157:777, 2001) sau. rumegătoare pecoran (Nijman et al J mol evol 54:9, 2002). Speciilor, disparate ca oameni si soareci au fost legate de exemple de familie SINE antic cunoscut sub numele de MIRs (mamifere nivel reiterează intercalate, vezi Smit and Riggs, acizi nucleici Cercetare 23:98, 1995; Jurka et al, acizilor nucleici de cercetare 23: 170, 1995), care s-au găsit încorporate în locaţia omoloage din mioglobinei umane si murine şi N-myc gene (Donehower, acizi nucleici Cercetare 17:699, 1989; reţineţi că, la momentul acestei descrieri secvenţa conservate nu a fost recunoscut ca o condiţie). În plus, vechi insertii legătură într-LINE om de vacă, după cum sa menţionat mai sus (inserează similare LINE situată în amonte de gene intestinale fosfatazei alcaline în ambele specii), precum şi la şobolan (inserţii similare LINE în intron prima subunitate alpha2 de sodiu potasiu ATP-aza-gene; Smit et al, J Mol Biol 246:401, 1995) şi pentru a mouse-ului (de exemplu, insertii LINE în regiune a cromozomului 2p13 mnd2 [Jang et al, Genome Res 9:51, 1998], precum şi în apropierea genei CD4 la cromozomiale umane 12p13 [Ansari-Lari et al Genome Res 8:29, 1998]). Cu comparaţii secvenţă suplimentară de lungă omoloage se intinde a ADN-ului uman şi a mouse-ului anticipat de la Proiectul Genomului Uman şi Proiectul genomului mouse-ul, secvenţe suplimentare linie partajată între aceste specii vor fi probabil descoperit.

Un exemplu deosebit de impresionant de retroposons comun a fost recent raportate leagă cetaceele (balene, delfini şi marsuini) la rumegătoare şi hipopotamii, şi este instructiv să ia în considerare acest exemplu, în unele detalii. Cetaceele sunt de mare animale vii, care poartă similarităţi importante de teren, care trăieşte în mamifere, în special, femeile au glande mamare şi tanara asistenta lor. Oamenii de stiinta studiaza anatomie şi fiziologie mamifere au demonstrat cea mai mare asemănări între cetacee şi grupul de mamifere, cunoscut sub numele de artiodactyls (chiar de stol ongulate), inclusiv pentru vaci, oi, cămile şi porci. Aceste observaţii au condus la punctul de vedere evoluţionist că balenele au evoluat de la un stramos cu patru picioare artiodactyl care a trăit pe pământ. Creaţioniştii au capitalizat pe diferenţe evidente între artiodactyls familiar şi balenele, şi au ridiculizat ideea că balenele ar fi putut avea patru picioare teren-vii strămoşilor. Creationistii care susţin că cetaceele nu provin din mamifere terestre cu patru picioare trebuie să ignore sau respingerea cumva dovezi fosile ale strămoşilor balene aparent cautati exact ca unul ar prezice pentru specii de tranziţie între mamifere terestre şi balenele - cu picioarele şi cu diminutivul structuri intermediare ureche între cele ale artiodactyls moderne şi a cetaceelor (Natura 368:844,1994; Ştiinţă 263: 210, 1994). (O discuţie de specii fosile de balene de rudenie cu referinţe pot fi găsite lahttp://www.talkorigins.org/faqs/faq-transitional/part2b.html # CETA ) Creaţioniştii trebuie să ignore, de asemenea, respingerea sau dovada mare asemănare între cetacee şi secvenţe artiodactyl genă (Biologie Moleculara si Evolution 11:357, 1994; Ibid 13: 954, 1996; Gatesy et al, Biologie sistematică 48:6, 1999).

Recent dovezi retroposon a solidificat relaţia evolutivă dintre balenele şi artiodactyls. Shimamura et al. (Natura 388:666, 1997; Mol Biol Evol 16: 1046, 1999; a se vedea, de asemenea, Lum et al, Mol Biol Evol 17:1417, 2000; Nikaido and Okada, Mamm Genome 11:1123, 2000.) A studiat secvenţe SINE care sunt foarte reduplicated în ADN-ul tuturor speciilor de cetacee examinate. Aceste Sines s-au constatat, de asemenea să fie prezent în ADN-ul de rumegătoare (inclusiv vaci şi oi), dar nu în ADN-ul de cămile şi a porcilor sau mai departati mamifere, cum ar fi legate de cal, elefant, pisica, umane sau cangur. Aceste Sines aparent originea într-o ramură specifică a artiodactyls de rudenie după această ramură au deviat de la cămile, porci şi alte mamifere, dar înainte de divergenţă de linii care duc la cetaceele moderne, hipopotam and rumegătoare. (A se vedea Figura 5.) În sprijinul acestui scenariu, Shimamura et al. identificat două inserţii specifice ale acestor Sines în ADN-ul balena (insertii B şi C în Figura 5) şi au arătat că, în ADN-ul de hipopotam, de vacă şi de oaie aceste aceleaşi două site-uri cuprinse Sines, dar in ADN-ul cămilă şi de porc aceleaşi site-uri au fost "goale "de inserţii. Mai recent, hipopotam a fost identificat ca cel mai apropiat relativă de viaţă terestre de cetacee din hipopotami şi cota de insertiile balenele retroposon (ilustrată de D şi E în Figura 5), care nu se găsesc în orice alte artiodactyls ( Nikaido et al, PNAS 96:10261, 1999 ). Aproape de hipopotam-balenă relaţie este în concordanţă cu comparaţii raportate anterior similitudine secvenţă (Gatesy, Mol Biol Evol 14:537, 1997) şi cu fosile recente descoperiri (Gingerich et al, Ştiinţă 293:2239, 2001;. Thewissen et al, Natura. 413:277, 2001 ), care rezolva mai devreme conflicte paleontologice cu aproape balena-hipopotam relaţie. (Unii cititori s-au întrebat: dacă rumegătoare sunt mai strâns legate de balene decât la porci si camile, de ce sunt rumegătoare anatomic mult mai asemanatoare cu porci si camile decât sunt balenele Se pare că acest rezultat din faptul că rumegătoare, porci si camile schimbat relativ? putin de la ultima lor strămoş comun, în timp ce linia de cetacee sa schimbat dramatic în adaptarea la un stil de viaţă acvatic, distrugerea, prin urmare, multe din caracteristicile - cum ar fi copite, blană şi membrele posterioare - care sunt împărţite între rudele sale apropiate de rumegătoare şi inrudit mai pe departe porci si camile. Acest scenariu ilustrează faptul că dezvoltarea rapidă evolutiv al adaptărilor la o noua nisa se poate produce prin mutaţii funcţionale cheie, lăsând cea mai mare parte a ADN-ului relativ neschimbat. relaţie deosebit de strânsă între balene şi hipopotami este în concordanţă cu adaptări la comun de mai multe la viaţa acvatică, inclusiv utilizarea de vocalize subacvatice pentru comunicare şi absenţa par si glandele sebacee) Astfel., dovezi retroposon sprijină cu tărie derivarea balene dintr-un stramos comun al hipopotam and rumegătoare, în conformitate cu interpretarea evolutivă a ADN-ului fosilelor şi globală secvenţă asemănări. Într-adevăr, logica de probe de la Sines comun este atât de puternic încât Sines ar putea fi cele mai bune caractere disponibile pentru deducerea înrudire specii (Shedlock şi Okada, Bioessays 22:148, 2000), chiar dacă acestea nu sunt perfecte (Myamoto, pac. Biologie 9: R816, 1999).

SINE insertions as tracers for phylogeny

Figura 5. insertii speciale SINE poate acţiona ca "marcatori" care luminează relaţiile filogenetice. Această cifră rezumă unele din datele privind Sines găsite în artiodactyls de viaţă şi arată modul în care inserţiile comun poate fi interpretată în raport cu evolutive ramificare. Un eveniment specific de inserare SINE ("A" in figura), aparent au avut loc într-un strămoş comun primitiv de porci, rumegătoare, hipopotam şi cetacee, deoarece această inserare este prezent în aceste descendenţii moderne de care strămoş comun, dar este absent în cămile, care sa desprins de la alte specii înainte de această SINE introduce. Inserţiile mai recente B şi C sunt prezente numai la rumegătoare, hipopotam and cetacee. Inserări D şi E sunt partajate numai de hipopotam and cetacee, identificând astfel ca hipopotam relativă cea mai apropiată de viaţă ale cetaceelor (cel puţin printre speciile examinate în aceste studii). SINE insertii F şi G au avut loc în linia rumegătoare dupa ce a deviat de la alte specii, precum şi inserţii H şi I au avut loc după divergenţă de linia de cetacee.

În timp ce unii creaţionişti acceptă probele de selecţie naturală de variante minore (de exemplu, divergenţa de cinteze lui Darwin pe Insulele Galapagos), pe care ei o numesc "microevolutiei", cea mai creaţioniştii nega ca evolutia poate explica mai multe schimbari semnificative, pe care le desemnează "macroevoluţia. " Cu toate acestea, pseudogene comun / retroposons descrise aici furnizeze dovezi puternice că oamenii parts strămoşi comuni cu această specie ca fiind disparate ca maimuţe, vaci si soareci. Astfel, chiar dacă am putea lipsa dovezi convingătoare că orice fosili special este de rudenie la o anumită specie modernă, şi chiar dacă nu avem dovezi fosile care identifică în mod clar ultimul stramos comun între oameni şi la vaci sau între balenelor şi rumegătoare, putem fi încrezător la erorile comun descrise aici faptul că aceste specii comune de rudenie exista.Această concluzie la rândul său, implică faptul că noi caracteristici semnificative (de exemplu, mersul pe jos în poziţie verticală umane si dezvoltarea creierului, precum şi adaptările cetaceelor pentru viaţa acvatică), trebuie să-au dezvoltat între momentul în care strămoşii respectiv comună a trăit şi ziua de azi. Aceste modificări sunt în mod evident suficient de ample pentru a fi numit "macroevolutia," astfel "de la argumentul erori la comun" este o dovadă puternică pentru macroevolutia. Această concluzie pare a fi solid, deoarece nici o explicaţie alternativă a acestor erori comun în conformitate cu originea independentă a acestor specii de animale a fost propus în literatura de specialitate.

În mod evident, "la comun de erori" argument ofera dovezi puternice pentru schimbări macroevolutionary în evoluţia mamiferelor, şi respinge, prin urmare, o poziţie deţinută de obicei creaţionistă. Dar pentru a fi corect ar trebui să ne fie clar că acest argument nu cumpara ballgame evoluţionist întreg. Deşi dovezile de erori comun presupune coborarea comună a speciilor de mamifere diverse, aceasta nu se referă dacă aceste specii au evoluat de la strămoşii lor ultima comună prin intermediul mecanismelor darwinist de mutaţie şi selecţia naturală sau prin alte mecanisme alternative. O altă limitare este că nu există exemple de "erori comune" care mamiferele legătură într-alte ramuri ale arborelui genealogic al vieţii pe pământ. De exemplu, deşi specii diverse cum ar fi viermi, drojdie şi plantele au elemente LINE in genomul lor, nu exemple de inserţii LINE specifice la omoloage poziţii între orice mamifer si non-mamifere au fost raportate la cunostintele mele (deşi, salut de intrare pe acest punct de la cititori). Astfel de exemple ar putea fi de asteptat sa fie greu de găsit, deoarece stramosii ultima comuna de mamifere şi reptile se crede ca au trait mai mult de 200 de milioane de ani, suficient de lungă pentru că asemănările secventa că, odată ce a existat in ADN-ul functionless ca pseudogenes and retroposons ar fi putut fi în mare parte şters de către acumularea de mutaţii numeroase. Prin urmare, relaţiile evolutivă dintre ramuri îndepărtate de pe arborele evolutiv genealogic trebuie să se bazeze pe alte dovezi în afară de "erori comune." (Aceste dovezi ar putea include alte "schimbari rare genomice" (RGCs) în afară de retroposon inserţie, cum ar fi introducerea sau eliminarea de secvenţe de codificare sau introns (de exemplu, Venkatesh et al., PNAS 98:11382,2001), translocaţii cromozomiale şi inversiuni revelate de comparativă citogenetica, şi variante în codul genetic, toate prezentate pe scurt în Rokas şi Olanda, Tendinţe Ecol & Evol 15:454, 2000. Specii înrudirea pot fi, de asemenea, deduce din copaci tradiţionale similitudine secventa pe comparaţii de gene corespunzătoare din diferite specii) Ca. limitarea final şi destul de evidentă a "la comun de erori" argument, ar trebui să fie clar că acest argument nu suportă pe originea-de-viaţă probleme, care creaţioniştii forfetare de obicei cu evoluţie.

5. Creaţioniştii "răspunsuri la argumentul de secvenţe comun functionless

Creaţioniştii au tendinţa de a evita menţionează argumentul prezentat în acest eseu, deoarece ofera dovezi convingătoare pentru evolutie, dar purtatorul de cuvant al creaţioniste Duane Gish a comentat cu privire la argumentul atunci când a fost confruntat cu el în dezbateri; şi alte câteva discuţii creaţionist of pseudogenes au apărut. Să ne examina primele câteva din răspunsurile lui Dr. Gish.

5.1 Unele prelucrate "pseudogene" sunt funcţionale, astfel încât acestea ar putea fi exemple de "proiectare similare pentru funcţie similară."

După cum sa menţionat mai sus (2.2.1.c), inversă-transcris copii ale ARN transcrieri de gene poate, rareori, se introduce in ADN-ul în apropierea unui promotor existente sau în orice alt mod care permite transcrierea lor intr-o maniera care este utilă pentru organism. Aceste copii (care sunt prelucrate într-adevăr gene, mai degrabă decât pseudogene prelucrate) pot să prevadă, prin urmare, o funcţie care furnizează presiune selectivă împotriva mutatii crippling. Mai multe exemple de această posibilitate au fost raportate, după cum sa menţionat mai sus, la punctul 2.2.1.c, şi acestea ar putea fi interpretat ca "de proiectare similare pentru funcţie similară." Dar aceste exemple au o caracteristică ce le diferenţiază în mod clar de la sute de exemple de pseudogene inutile prelucrate raportat: lipsa ei crippling mutaţii care ar exclude funcţie, şi, astfel, să rămână capabile să codifica o proteina util. Printre oase pseudogene fide prelucrate - adică retroposed copii gene cu mutatii multiple crippling, cum ar fi codonii stop - nr exemple cu funcţie documentate au fost raportate [a se vedea nota adăugată de mai jos]. (Cititorii care cred că există exemple contrazic această declaraţie, sunt invitaţi să mă contacteze cu trimiteri literatura de specialitate, voi modifica acest articol, dacă este necesar.) Astfel, argumentul Dr. Gish reflectă pur şi simplu eronată lui lumping împreună a două clase distincte de copii genei retroposed: gene prelucrate şi pseudogene prelucrate.Si Dr. Gish nu a oferit încă niciun argument care ar explica - în ceea ce priveşte funcţia de inteligent proiectat - numeroasele exemple de secvenţe comun retroposed că, spre deosebire de pseudogene, nici nu provin de la ADN-ul care are un rol funcţional.

Note added 05 mai 2003: Un exemplu de pseudogene cu funcţie documentat tocmai a fost raportat. O secvenţă numit Makorin1-P1 nu codifica o proteina funcţional, dar transcrierea ei mRNA stabilizeaza mARN al funcţionale Makorin1 gene de la care a fost aparent derivat (Hirotsune et al, Natura 423:91,2003). Cunoştinţe disponibile în prezent din literatura de specialitate publicate nu sugerează rolurile functionale pentru pseudogene transformate, altele decât Makorin1-P1. Este posibil ca studiile viitoare vor descoperi unele pseudogene alte cu funcţia aparentă (dar a se vedea secţiunea următoare).

5.2 Unele organe se credea anterior să fie vestigiale au mai fost recent descoperit de a avea funcţia; ştim prea puţin despre aceste funcţii ADN-ul nou descoperite să fie încrezători că funcţia nu va fi descoperit pentru ei în viitor.

Imaginaţi-vă un inculpat într-un proces de crimă să se apere - împotriva dovezi copleşitoare incriminatoare - cu argumentul paralel: că, întrucât unii criminali condamnaţi au fost exonerat mai târziu, el (inculpatul circulante), prin urmare, ar trebui să fie achitat acum, pentru că într-o zi în viitor, dovezi ar putea fi gasit pentru a-l clar! Această apărare ar fi la fel de ridicol ca argument Dr. Gish este. Oamenii de ştiinţă (şi juriile) trebuie să tragă concluziile lor bazate pe cele mai bune dovezi disponibile la acel moment. Este adevărat că mai târziu o dovadă poate exonera un criminal condamnat sau revoca o teorie ştiinţifică. Această posibilitate ar trebui să favorizeze umilinţă şi măsuri de precauţie împotriva ne concluzii dogmatice (şi, probabil, împotriva pedepsei cu moartea), dar aceasta nu ar trebui să ne descurajeze de la a trage concluziile cele mai rezonabile din datele la îndemână. Cunoştinţelor noastre actuale susţine că interpretarea pseudogene cel mai comun / retroposons sunt dovezi pentru coborâre comune şi macroevoluţia. Dacă în viitor - pentru un anumit Al sau secvenţă retrovirus LINE-1 sau endogen care este partajată între oameni şi alte specii - dovada a functiei este descoperit, atunci această secvenţă special, ar putea fi într-adevăr, în mod rezonabil interpretat de paradigma creaţionistă de "similare secvenţă concepute pentru funcţii similare ", şi aşa mai departe această retroposon ar trebui să fie eliminate din lista de secvente comun functionless care furnizează dovezi pentru evoluţie. Sute de mii de exemple rămase de pe această listă va continua să ofere sprijin valabil pentru evoluţie.

În plus, în timp ce aceste secvente de ADN vestigiale au fost descoperite mai recent decât organele vestigiale cunoscut în timpul lui Darwin, ştim suficient despre modul în care acestea apar ca nu mai avem nevoie să postuleze orice designer misterioase sau functie necunoscuta a explica-le.Ştim că premisele pentru formarea Sines and retroposons alte - de exemplu, foi matricole ARN-ului si revers transcriptaza - sunt prezente la un nivel scăzut în celulele germline studiat în laborator, în cazul în care acestea ar fi putut, fără nici o intervenţie supranaturală, pentru a genera retroposons care ar putea fi transmise generaţiilor viitoare. Acest fapt ar prezice că insertii retroposon trebuie să fie loc la o anumită frecvenţă chiar şi astăzi. Într-adevăr, insertii specifice de secvenţe de Al in ADN-ul persoanelor fizice în viaţă au fost documentate. De exemplu, un element din aluminiu a fost găsit introdus în ADN-ul unui pacient cu neurofibromatoza I, deteriorarea gena asociata cu aceasta boala (Wallace et al Natura 353:6347., 1991). Tatăl pacientului şi mama au avut copii cu genei intacte fără inserţie Alu, astfel încât introducerea trebuie să fi avut loc în celulele germinale fie mamă sau foarte devreme în dezvoltarea embrionară a pacientului. În mod similar, un element de linie proaspăt introdus fost gasit pentru a fi deteriorat gena pentru o proteina de coagulare a sângelui, cauzând hemofilie într-un alt pacient, ai căror părinţi sunt atât lipsea această inserţie (Kazazian et al Natura 332:164., 1988). (Alte exemple de linii sau inserţie Alu care cauzează boli sunt revizuite de către Kazazian [în pac aviz din Genet & Devel 8:343, 1998] de Miki [Human Genetics 43:77, 1998], precum şi de către Deininger and Batzer [Molec Genet si Metab 6: 183, 1999]) Evenimente noi retroposition sunt estimate sa apara in de la 1% la 10% din populaţia umană (Kazazian Natura Genet 22:130, 1999).. Carlton et al (Mamm Genome 6:90, 1995) a observat apariţia de novo a unei pseudogene transformate atunci când au furnizat o sursă de reverstranscriptazei prin infectarea celulelor cultivate cu un retrovirus, în timp ce Esnault et al. (Natura Genet 24:363, 2000) şi Wei et al. (Molec Cell Biol 21:1439, 2001) a observat formarea pseudogene prelucrate care rezultă din RT a unui element LINE uman. Folosind un test sensibil pentru detectarea retroposition, Maestre et al. (EMBO J 14:6388, 1995) au reuşit să detecteze retroposed copii dintr-o secvenţă gene marcat inserate în ADN-ul celulelor umane aşa cum au fost în creştere în laborator, chiar şi fără adăugarea de reverstranscriptazei exogene. În plus, Jensen şi Heidmann (EMBO J 10:1927,1991) detectate retroposition în curs de desfăşurare a unei copii LINE marcate în Drosophila.

Recent, Feng et al (Cell 87: 905, 1996) a demonstrat că activă enzima revers transcriptaza codificata de o copie LINE proaspăt introdus are o activitate suplimentară neaşteptat: este un endonucleaze - care este, este capabil de a provoca poreclele în ADN-ului care ar putea servi ca puncte de inserare pentru evenimente retroposition noi. De fapt, acest endonucleaze de bucăţi de ADN cu caracteristici anumita secventa, şi aceleaşi caracteristici au fost observate în poziţiile de inserare mai multe exemplare LINE selectate aleatoriu din ADN-ul uman. (A se vedea, de asemenea, cost şi Boeke, Biochimie 37:18081, 1998). Acest rezultat sugerează că secvenţele LINE sunt atât de bine adaptate pentru "egoist" replicare în genomul că acestea nu depind de concediu generate aleator în ADN-ul pentru insertii lor, dar generează reduceri lor. Pentru a testa această idee, Moran et al. (Cell 87:917, 1996; a se vedea, de asemenea, Ostertag et al, Ac Nucl Res 28:1418, 2000) a construit o secvenţă LINE proiectat astfel încât, dacă acesta a generat orice noi copii retroposed în orice celule, aceste celule ar putea fi selectate şi numărate. Atunci când această secvenţă a fost pus în celule umane cultura de tesut, copii nou retroposed au fost produse de rutină. Prin testarea efectelor de mutaţii în diverse segmente ale secventa LINE, sa arătat că retroposition eficientă a cerut atât activitatea de revers transcriptaza şi activitatea prezentă endonucleaze în aceeaşi proteină. (Această proteină este, de asemenea, necesar pentru eficienta LINE-induse de formare pseudogene prelucrate [Esnault et al Natura Genet. 24:363, 2000]).

Observaţiile ca aceste întări ideea că secvenţele retroposon care le observăm în ADN-ul nostru şi ADN-ul mamiferelor care nu au fost create de forţe misterioase care acţionează numai în trecutul antic în scopuri de nepătruns, dar simplu de accidente genetice care apar la frecvenţă redusă, ca urmare of ciudăţenii de biochimie celulare, şi care servesc nici un scop. Faptul că foarte puţine dintre aceste accidente genetice, poate crea o anumită funcţie benefice ( Britten RJ PNAS 93:9374,1996 ; Britten RJ Gene 205:177,1997) nu atenuează acest interpretare la toate, astfel de evenimente sunt pur şi simplu exemple de benefice rare mutaţii a căror apariţie formează baza pentru schimbare evolutiva de adaptare şi a căror existenţă pare atât de dificil pentru creaţioniştii să înghită. Ca şi în cazul de cele mai multe mutatii, majoritatea covârşitoare a inserţii retroposon apar in ADN-ul non-funcţionale între gene, şi nu au nici un efect asupra celulei sau organismului; şi este acest set vast de inserţii, partajate între specii, care furnizează baza pentru argumentul prezent de sprijin evolutia.

5.3 În cazul în care toate aceste secvente au fost într-adevăr nefunctional, ei ar fi fost eliminat-a lungul timpului de evoluţie.

Acest argument reflectă ignoranţă cu privire la faptele discutate mai sus, în secţiunea 3. Pentru a repeta: nu se cunoaşte mecanismul prin care non-funcţional secvente de ADN ar putea fi distinse de cele funcţionale şi direcţionate pentru eliminarea de către enzimele celulare. Bacteriile nu par a fi sub presiunea selectivă a elimina ADN-ului nefunctional; cromozomi bacteriene au ADN-ul foarte mică între gene, probabil din cauza concurenţei în condiţii de creştere rapidă ar putea favoriza cromozomi care reproduc rapid - şi anume cele de scurt - şi, prin urmare, pot alege pentru celulele care au eliminat orice ADN non-functionale. Dar nu există nici o dovadă pentru presiune selectivă astfel de cromozomi de mamifere, în care genele sunt separate la mare distanţă unul de altul şi în care regiunile nefunctional constituie aparent 90-95% din ADN-ul. Într-adevăr, cineva ar putea întreba: de ce atunci sunt cromozomii noastre nu umplute cu secvenţe retroposon la o frecventa mai mare decât în realitate observat? Un răspuns rezonabil este că strămoşii noştri au fost sub presiunea selectivă a suprima retroposition, deoarece frecventelor inalte ale retroposon inserţie ar spori rata de daune genetice cauzate de insertiile crippling în gene. În plus, este exclus ca o parte mai mare din ADN-ul nostru, prin originea retroposition decât putem recunoaste acum, unele foarte vechi pseudogene sau inserţii retroposon pot să fi suferit mutaţii atât de multe aleatoare de la inserţia lor că identitatea lor ca pseudogenes sau retroposons au fost şterse. Cu toate acestea, la rata de mutatie estimat pentru secvenţe nonselected, ştergerea completă a unei retroposon tipic de mutaţii ar necesita peste 100 de milioane de ani. Prin urmare, nu ar fi surprinzător la un evoluţionist care secvente functionless retroposon că inserată într-un strămoş comun a oamenilor şi a vaci ar putea fi încă detectabil prin comparaţii automatizate de secvente de ADN.

5.4 roluri importante au fost gasite pentru regiunile ADN-ului se credea anterior care urmează să fie functionless

La o recentă dezbatere cu mine Dr. Gish citată o reexaminare în ştiinţă, intitulată "comori Utilaje de la" junk ADN-ului "(263:608, 1994), părând să implice faptul că aceasta recenzie sugerează funcţii pentru pseudogene şi retroposons care ar fi în concordanţă cu Vedere creaţionistă că au fost proiectate să funcţioneze în mod similar în specii similare. De fapt, aceasta recenzie discută dovezi privind posibile funcţii ale secvenţe centromeric and telomeric repetitive, minisatellites, introns şi regiuni netraduse 3 '. Acesta menţionează pseudogene and retroposons, dar nu face nici o sugestie că aceste elemente special, au funcţie, astfel încât aceasta recenzie oferă nici un argument împotriva punctele de făcut în acest eseu. Cu toate acestea, deoarece au existat speculaţii cu privire la alte posibile funcţii pentru ADN-ul din afara secvente de gene de codificare, aceasta este în valoare în considerare de ce oamenii de ştiinţă, în general, accepta ideea că cea mai mare a acestui ADN este nedorită.

În primul rând, ştim mai multe mecanisme prin care ADN-ul lungime poate fi mărită prin accidente genetice, cum ar fi ADN-ul suprapunerile şi inserarea retroposons, care au fost observate în laborator sau care apar la om, fara efecte aparente, deci este rezonabil să presupunem că aceste mecanisme acţionate în trecut pentru a mări dimensiunea genomului, fără a afecta funcţia. Se pare ca exista presiuni puţin sau deloc selectivă pentru a reduce dimensiunea genomi vertebrate nucleare; şi nu există nici un mecanism aparent pentru a elimina selectiv ADN-ul inutil. Ştergerile mari, care elimina ADN-ul funcţional sunt selectate împotriva. Aceste observaţii ar prezice acumularea a ADN-ului inutile ca rezultat al accidentelor genetice aleatorii, asa ca atunci cand vedem ADN-ului care pare a fi non-functionale, noi nu trebuie să presupună neapărat că aceasta are funcţia de faptul că noi nu înţelegem.

În al doilea rând, atunci când secvenţa de ADN-ul este o comparaţie între specii precum uman fata de mouse-ul, secvenţe care sunt cunoscute de a avea funcţia - codificare secvenţe de gene, în special, - se dovedesc a fi extrem de similare, în conformitate cu presiune selectivă că buruienile din persoanele care au mutatii vătămătoare în aceste regiuni funcţionale. În schimb, regiunile de ADN-ul cu nici o funcţie cunoscute - de exemplu, non-codare secvenţe între gene - se comportă, în general, ca în cazul în care se află sub nici o presiune selectivă, care se acumuleaza este aparent mutaţii la o rată mult mai mare astfel încât nu există secvenţă de conservare puţin între rudă îndepărtată specii. Ca o excepţie care sonde regula, comparaţiile de non-codare secventa toate speciile detecta ocazional "insule" de secventa conservate în scurt non-codare regiuni. Unele dintre aceste s-au dovedit să corespundă regiunilor de reglementare cum ar fi promotor sau elemente potenţator că atunci când o genă de control din apropiere este exprimat. Un exemplu de o astfel de "insulă" conservat între iepure, mouse-ul şi uman a fost descoperit în laboratorul meu propriu [Emorine et al, Natura 304:447, 1983.]; Sa dovedit a reprezenta un important stimulent. Aceste tipuri de regiuni de reglementare iau, în general, până ADN-ul mult mai puţin decât secvenţe de codificare a reglementa genele ei, astfel încât acestea nu pot reprezenta o funcţie probabil pentru majoritatea non-codare ADN-ului. Bună corelare între funcţie şi conservarea secvenţă dă sprijin pentru ideea că cel mai prost conservat secvenţele nu au funcţie. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că pentru cele mai multe dintre "insule" de secventa ADN-ul conservat în gene între (Shabalina et al., Tendinţe Genet 17:373, 2001), nici o funcţie a fost încă descoperit. Unele pot include speciile ARN-ul care funcţionează fără a fi traduse în proteine.

Un al treilea argument, dar legate de derivă din observaţia că introducerea unei retroposon într-o secvenţă funcţională este o modalitate de puternic pentru a distruge această funcţie. Exemple de inserţii în mod natural au fost discutate în secţiunea 5.2 de mai sus, precum şi de inserţie retroposon intenţionate este utilizat pe scară largă ca un instrument de laborator pentru a crea panouri de mouse, Drosophila sau tulpini de drojdie de bere, cu funcţii diferite gena distruse. Cu toate acestea, cele mai multe exemple de inserţii retroposon între gene nu au nici un efect evident asupra indivizilor adăpostirea acestora; de exemplu, secvenţe Alu care sunt polimorfice, în ADN-ul uman par a fi inofensive când sunt prezente. Prin urmare, este rezonabil să se deducă faptul că aceste insertii nu a întrerupt orice secvenţă funcţională. (Desigur, este imposibil să se exclude posibilitatea ca unele secvenţe formală ipotetică funcţionale în afara gene poate funcţiona în continuare, în ciuda prezenţei o insertie retroposon.)

În cele din urmă, mai multe exemple sunt cunoscute de perechi de specii care au complexitate similară, dar aparent dimensiunea genomului foarte diferite (C-valoare paradox). Fugu pufferfish are aproximativ un sfert de dimensiunea genomului de specii de peşti, dar alte aproximativ acelaşi număr de gene. Principala diferenţă este o cantitate mai mică de ADN între gene în ADN-ul Fugu (de exemplu, a se vedea Elgar et al genomului Res. 9:960, 1999). Deşi întrebări rămân cu privire la interpretarea acestei diferenţe, s-ar părea că o mare parte din ADN-ul dintre gene in genomul cele mai multe de peşte (şi, probabil, în a noastră, de asemenea) este indispensabilă. (În schimb, regiunile mici de non-codare secventa care sunt conservate intre Fugu şi Homo corespund frecvent la secvenţe funcţionale de reglementare.)

Este imposibil să dovedească lipsa funcţiei pentru orice regiune a ADN-ului. Mai mult decât atât, este posibil ca unele functii pot fi gasite pentru câteva regiuni suplimentare scurte de non-codare ADN-ului care nu sunt recunoscute în prezent să aibă funcţia. Cu toate acestea, după cum este indicat mai sus, oamenii de stiinta trage concluzii provizorii, pe baza datelor în prezent, la indemana, mai degrabă decât cu privire la posibilităţile de date ipotetice viitoare; şi argumentele am prezentat pe baza dovezilor disponibile în prezent sugerează că cele mai multe secvente de ADN care par a fi functionless sunt doar că.

5.5 pseudogene servi o funcţie: ele oferă o "rezervă" exemplar care poate fi corectată pentru a codifica o proteina util în cazul în care gena functionala devine critic mutant.

Dr. Gish furnizat nicio specifice pentru această afirmaţie, dar probabil el a fost referindu-se la o sugestie recent că un pseudogene din specia bovină ribonuclează seminal a fost recent "corectat" pentru a deveni funcţional printr-un proces cunoscut sub numele de "conversie a genelor" (Trabesinger-Ruef et al. FEBS lit 382:319, 1996). Deşi acest lucru se poate întâmpla ocazional, cazuri mult mai multe au fost descrise în literatura de specialitate, în care defectele într-un pseudogene induce mutaţii dăunătoare într-o gena functionala din apropiere de conversie a genelor, inactivarea gena functionala. Ca un exemplu al acestui tip de eveniment, la aproape toţi pacienţii care suferă de deficit de steroizi în 21-hidroxilaza, deoarece lor (în mod normal) funcţională 21-hidroxilaza "B" a genelor a fost inactivat de mutaţii punctiforme, aceste mutatii aparent rezultate din conversie a genelor de "O" pseudogene copie (Collier et al, Nat Genet 3:260, 1993;. Carrera et al Hum Hered 43:190, 1996). Conversii similari gena de un pseudogene se crede ca au inactivat gena glucocerebrozidaza la pacienţii cu boala Gaucher (Eyal et al Gene 96:277., 1990), gena 14.1 de codificare o imunoglobulină "lanţ light surogat", la un pacient cu imunodeficienta (Minegishi et Al, J Med 187:77 Exp, 1998), gena ABCC6 la pacienţii cu pseudoxanthoma elasticum (Cai et al, (J Mol Med 79:536,2001), gena PKD1 în autosomal dominanta boala polichistica kdney (Watnick et al. Hum Mol. Genet 7:1239, 1998), gena beta-crystallin B2 în autozomal dominant cataractă ereditară (Vanita et al. J Med Genet 38:392,2001), gena NCF1 în boala granulomatoasa cronica (Vazquez et al. exp Hematol 29:234,2001) şi factor von Willebrand gena la pacienţii cu boala von Willebrand ( Eikenboom et al., PNAS 91:2221, 1994 ), pentru a numi doar câteva exemple. În alte cazuri, evenimente conversie a genelor se pare că au transferat informaţia genetică între două pseudogene (Shapiro and Moshirfar, J Mol Biol 209:181, 1989) sau între două gene functionale (Ollo and Rougeon, Cell 32:515, 1983). Deoarece conversie a genelor care implică pseudogene a fost raportat să apară dăunătoare sau efecte neutre mai mult decât le are cu efecte benefice, ipoteza că pseudogenes au fost "concepute" cu potenţial de transformare gena ca scopul lor pare a fi convingătoare. (exemplu, una în care copii pseudogene în mod clar nu îndeplinesc o funcţie importantă în transferul de succesiunea lor la o alta gena copie de conversie a genelor are loc în diversificarea somatice ale genelor imunoglobulină regiunii variabile de găini şi iepuri, de multe mutaţii care sunt generate de acest mecanism, cei puţini care oferă un "potrivi mai bine", între imunoglobulina si antigenul tinta sunt selectate pentru exprimare Această selecţie pentru funcţia îmbunătăţită între gene care au fost supuse cvasi-aleator schimbări de ordine este. un model atractiv biologic pentru îmbunătăţiri evolutive în functia de proteine. În mod ironic, în mai multe dezbateri cu mine Dr. Gish a negat faptul că astfel de diversificare somatice are loc, deşi el a fost în mod evident total ignorant cu privire la literatura de specialitate cu privire la gene de anticorpi) În afară de a fi neconvingătoare pentru motivul descris mai sus., ideea Dr. Gish că pseudogenes au fost create pentru a oferi un "de rezervă" a genelor nu oferă nici o explicaţie creaţionistă pentru retroposons mai numeroase, care sunt partajate nu pseudogene.

5.6 Toate aceste lucruri retroposon este cu adevărat prea greu de înţeles.

Dr. Gish folosit acest apel la publicul la o dezbatere recentă cu mine. Părea să fie coaxing publicul să ignore implicaţiile argumentul din pseudogenes comun şi să nu ia în considerare faptul că el (Dr. Gish) nu s-au găsit valabilă contra-argumente să i se opună. Aceasta este o manevră dezbatere tipic pentru creaţionişti: folosirea umorului sau invocarea de credinţă sau o alt apel irelevant pentru a distrage atenţia de la o audienţă să realizeze că o poziţie de creationist a fost efectiv infirmat.

(Acest eseu a fost trimis la Dr. Gish de a solicita orice argumente suplimentare faţă de punctele de făcut aici a fost primit răspuns nr..)

5.7 În plus faţă de Dr. Gish, creaţioniste John Woodmorappe a comentat pe pseudogene (Arca lui Noe, un Studiu de Fezabilitate, 1996, publicat de ICR, p. 202; Biblie-Science News 33:7,1995). El face mai multe din aceleaşi argumente ca Dr. Gish (vezi 5.2 şi 5.4 de mai sus), dar adaugă câteva proprie. O interpretare creaţioniste of pseudogene oferite de Woodmorappe este că unele pseudogene ar putea fi "rezultatul unor modificări degenerative în organismele vii din toamna." Această interpretare pare plauzibilă, şi - dacă am ignora "Fall" parte - nu foarte diferit de la ideea evolutive care pseudogene apar prin accidente genetice aleatorii. Cu toate acestea, această interpretare ignoră complet faptul că pseudogene mulţi sunt partajate între maimuţe şi oameni, situat în aceleaşi poziţii şi schimbul de aceleaşi defecte genetice, aparent rezultatul accident genetic identice sau "schimbare degenerative" într-un strămoş comun. (În cazul în care aceste pseudogenes comun a apărut după "Fall", după cum a sugerat Woodmorappe, a facut "Toamna" să apară, probabil, înainte de om au deviat de la maimute?)

5.8 În abordarea pseudogene comun, Woodmorappe încearcă să nor sprijinul lor puternic pentru evolutia de către susţinând că pentru pseudogene special gradul de "rudenie" se poate deduce din prezenţa sau absenţa pseudogene la diferite specii contrazice speciile "înrudire" dedusă de evoluţionişti de la alte caracteristici. În acest argument, Woodmorappe se încadrează în conformitate cu alte argumente care ne invita creaţionist a se debarasa de evolutia din cauza cazuri specifice care încalcă o interpretare simplistă a evoluţiei, şi să ignore număr mult mai mare de exemple de această evoluţie sprijin. În istoria lungă şi complexe ale vieţii pe pământ, numeroase excepţii de la noţiunile simpliste au fost generate - de exemplu, cazurile în care se află de mai sus mai mari fosile de cei mai tineri (din cauza de pliere a straturilor geologice sau defecte tracţiune) sau exemple în care asemănările se întinde secvenţă de mici de ADN-ul face o comparaţie între specii par să încalce relaţiile Acceptăm (din cauza unor erori estimate statistic, datorită mici mostre). În mod similar, ne putem aştepta la cazurile în care o pseudogene sau retroposon care a apărut în stramosul trei specii moderne (A, B şi C) pot fi şters într-un singur (să zicem C), sugerând o relaţie mai strânsă între A şi B decât se justifică din alte motive. Un exemplu de acest gen nu ar trebui să ne facă să se debaraseze ceea ce am învăţat de la majoritatea pseudogene comun şi retroposons, ci mai degrabă, noi ar trebui să utilizeze prudenţă în desen generalizări de la cazuri excepţionale.

Caseta 3

Woodmorappe descrie un exemplu de pseudogene imunoglobuline epsilon care a fost raportată (Ueda et al, PNAS 82: 3712 1985) să fie împărtăşită de gorila şi omul, dar nu de cimpanzeu, aparent pentru a contrazice opinia convenţională evolutive care stramosii omului au deviat de la linia gorilă înainte de a deviat de la linia cimpanzeu. Din păcate, nu a reuşit să ia în considerare Woodmorappe date mai târziu de la laborator Ueda lui (Kawamura şi Ueda, Genomics 13:194, 1992) care au fost disponibile atunci când Woodmorappe a scris în 1994 (Biblie Science News 32:4 p. 12). Aceste date mai recente arată că ADN-ul eliminări distrugerea copii duplicat ale genelor imunoglobulina epsilon (1) au avut loc independent în linii umane şi gorila (independenţă a fost dedus din faptul că "dreapta" şi "stânga" limitele a ADN-ului au fost eliminate complet diferite în cele două specii), şi (2), de asemenea, au avut loc (din nou independent) în cimpanzeu. Astfel, de exemplu Woodmorappe a unui pseudogene comun care leagă oamenii de gorilă, dar nu la cimpanzei (în încălcarea aparent de divergenţă mai recente de stramosii omului de la cimpanzeu acceptată de cele mai multe evolutionisti) este incorect: acestea nu sunt "la comun", pseudogene, dar pseudogene independent care rezultă şi cimpanzeu are un anunţ similar, deşi mai mari, text eliminat. (Trebuie să menţionez că am citat acest exemplu, acelaşi incorecte în versiunea mea iniţială a acestui eseu Cu toate acestea, la vremea când am scris - 1986 - de exemplu a fost susţinută de dovezile apoi disponibile;. Şi am tipărit o corecţie în Creaţie / Evolution după noile date au fost publicate. eu ar trebui să sublinieze, de asemenea, că exemplul pseudogene epsilon prelucrate menţionate la pct. 4.3 de mai sus reprezintă o secvenţă complet diferite, care nimeni nu contestă este împărtăşită de oameni, cimpanzeii si gorilele.)



Cu toate acestea, exemplul pseudogene comun, care să conteste Woodmorappe oferă modelul evolutiv are explicaţie mai simplă: este pur şi simplu bazează pe informaţii incorecte depăşite (a se vedea caseta 3 ).

5.9 O ipoteză finale oferite de dl Woodmorappe (în corespondenţa personală) este faptul că genomul similare (cum ar fi cele ale omului şi cimpanzeu) ar putea au tendinţa de a dobândi pseudogene acelaşi mod independent, în timp ce genomul mai puţin similare pot fi mai puţin capabile să dobândească pseudogene aceeaşi. Acest lucru, evident, ad-hoc ipoteza ar putea explica de ce, teoretic, - chiar dacă oameni şi cimpanzei au fost create în mod independent - s-ar putea parts pseudogene mai mult decât mai puţin similare, legate de perechi de specii de independent, cum ar fi umană şi Gibbon. Problema cu această ipoteză este faptul că apariţia independent - adică în două persoane diferite - de retroposon aceeaşi introducerea la aceeaşi poziţie a fost aproape niciodată raportate, chiar şi la persoanele din aceeaşi specie. Am fost capabil să găsească doar patru publicaţii care descriu exemple de inserţii identice independente. Unul implică un virus modificat sarcom Rous proiectat cu un marcator de selecţie specifică şi infectarea fibroblaste curcan cultivate în culturi de tesuturi (Shih et al, Cell 53:531, 1988); şi chiar şi în această lucrare neobişnuită cu un virus special conceput frecvenţa de astfel de insertii a fost estimată la doar 1 la evenimente de inserare 4000. Al doilea exemplu este o publicaţie foarte recentă şi controversat (Slattery et al, Mol Biol Evol 17:825, 2000.), Care interpretează două inserţii identice ale unui SINE în aceeaşi locaţie (un intron al genei Smcy), într-o pisică domestică şi un bobcat ca reprezentând inserţii independent, mai degrabă decât să reflecte o insertie singur într-o felină ancestral comun. Două publicaţii suplimentare (Kass et al, J mol Evol 51:256 2000;. Cantrell et al, Genetică 158:769, 2001) descrie inserţii aparent identice, dar independent de specii în Sines mouse-ului. (Ioan Woodmorappe a refuzat să citeze orice date de la toate atunci când a contestat pentru a oferi exemple de inserţii independente. Cu toate acestea, în cazul în care cititorii acestui eseu sunt constienti de alte probe pentru insertii independente a elementului identice la poziţia identice în orice modele de laborator, aş aprecia citatele corespunzătoare şi va actualiza acest eseu pentru a le reflecta), insertii de foarte multe apar în mod natural au fost documentate în drojdie elemente TY, Drosophila ţigănească şi elementele P, retrovirusuri murine şi transgenelor, si insertii umane HIV -. toate fără inserţii identice independente au fost raportate. În cazul în care organismele independente din aceeaşi specie (de exemplu, cu gene mai aproape identice decât cea umană faţă de cimpanzeu) aproape niciodată dobândi pseudogene aceeaşi sau inserţie retroposon la aceeaşi poziţie, este greu să iau în serios ipoteza că, de exemplu, aceeaşi şapte Alu inserează în aceleaşi poziţii ale omului şi cimpanzeu (alpha)globinei locus (vezi pct. 4.4 de mai sus) ar fi apărut ca 14 evenimente independente de inserare.

5.10 Ar putea un pseudogene nu au fost transmise de către un virus de la o specie la alta, ceea ce duce la pseudogene comun? O propunere de-a lungul acestor linii a fost sugerat de către anti-evoluţionist Pat Kohli si pare plauzibilă. Mai multe virusuri, inclusiv retrovirusuri, sunt cunoscute pentru a ridica ocazional secvenţele de nucleotide de la un "donator", celula care pot apoi, după reinfectarea dintr-o celulă nouă, se inserează în ADN-ul a noului "destinatar" celula. Într-adevăr, acest mecanism este cunoscut de a avea consecinţe semnificative: în cazul în care ADN-ul transmise include o versiune mutant de anumite gene-cheie de reglementare a diviziunii celulare, o astfel de secventa de ADN poate acţiona ca o oncogena si boli maligne determina în celula destinatar (Episcop, Cell 42:23, 1985). Teoretic, o secvenţă pseudogene sau retroposon ar putea capturat de un virus şi apoi se transmit toate speciile de acest mecanism, care duce la existenţa unor secvente identice inutile comun între două specii. Într-adevăr, cazuri rare de aparent eco-specii de transfer de retroposons au fost raportate (de exemplu, între două specii de fructe acoperi [ et al Iordaniei, PNAS 96: 12621, 1999 ] sau de la şarpe veninos la rumegătoare [ Kordis and Gubensek, PNAS 95:10704, 1998 ; Kordis, Genetica 107:121, 1999]). Cu toate acestea, acest lucru nu este probabil să fie explicaţia pentru pseudogene mai comun / retroposons timp de cel puţin trei motive.

În primul rând, pseudogene comun / retroposons sunt, în general, găsiţi la poziţia exact omoloage în ADN-ul din fiecare specie. Acest lucru este aproape întotdeauna adevărat în cazul pseudogene clasice, care se află în imediata apropiere a gena functionala, şi este, de asemenea, valabil şi pentru secvenţe Alu cum ar fi cele menţionate în cluster gena globinei, precum şi pentru pseudogene prelucrate a căror locaţie a fost determinată (de exemplu,, uman epsilon pseudogene imunoglobulină prelucrate menţionate mai sus [Ueda, et al, J EMBO 1:1539, 1982; Tanabe et al Cytogenet Cell Genet 73:92, 1996.]). Site-uri ţintă pentru inserarea virale pot partaja anumite caracteristici locale secvenţă (Craigie în Tendinte in Genetica 8:187, 1992; Knoblauch et al, J Virol 70:3788, 1996;. Stevens şi Griffith, PNAS 91:5557, 1994 ), dar aceste Caracteristici apar destul de frecvent si sunt, în general, împrăştiate pe tot ADN-ul celulelor destinatarului. Altele decât documentele menţionate la punctul 5.9, nu există nici un precedent sau mecanism cunoscut pentru un segment de ADN virally transmise pentru a viza o locaţie specifică în ADN-ul celulelor destinatar, cum ar fi necesară pentru o pseudogene care reprezintă o insertie ipotetic virală să apară în aceeaşi locaţie ca secvenţa de donator ipotetic. Prin urmare, locurile comune ale pseudogene / retroposons cu privire la ADN-ul incadrand argumenta cu fermitate împotriva unei astfel de model de eco-specii de transport.

În al doilea rând, dacă pseudogene cel mai comun / retroposons reprezentat de transfer virally-mediată de la o specie în alta, s-ar aştepta să găsească secvenţe virale lângă pseudogene la "destinatar" specii. Astfel de secvenţe virale sunt prezente în mod regulat cunoscute exemple de transmitere virală de ADN de la o celula la alta, inclusiv insertii de constructe inginerie retrovirale, dar secvenţe virale nu sunt găsite asociate cu cele mai multe pseudogene / retroposons, altele decât retrovirusuri endogene.

În cele din urmă, o serie de arbori genealogic au fost generate prin compararea toate speciile de prezenţa sau absenţa de linie sau inserţii din aluminiu în locaţii specifice din genomul, un exerciţiu similar celui prezentat în figura 5 de mai sus (Malik et al, Mol Biol Evol 16: 793, 1999; Hamdi et al J Mol Biol 284:861, 1999); copaci retroposon derivate genealogic au fost tocmai congruent cu copaci stabilite în prealabil pe baza asemănărilor secventa şi caracteristici anatomice. În cazul în care trans-specii transfera retroposons a explicat cel mai comun, nici o congruenţă ar fi de aşteptat.

Într-o căutare asistată de calculator a literaturii ştiinţifice, mi s-au găsit doar două exemple de pseudogene pentru care transmiterea virala a fost chiar tentativ considerat ca un mecanism de origine, în ambele cazuri cu probe destul de slab (Gruskin et al., PNAS 84:1605, 1987 şi Robins et al, J Biol Chem 261:18, 1986.). Cititorii care sunt conştienţi de alte exemple, sunt invitaţi să-i e-mail la mine pentru a fi incluse în actualizări viitoare ale acestui articol. Pentru prezent, elementele de probă argumentează împotriva virally-mediate de eco-specii de transfer ca un mecanism general pentru a explica pseudogene comun / retroposons.

5.11 creaţioniste LJ Gibson a abordat, de asemenea, pseudogene într- un articol publicat (Origins 21:91, 1994). Fierbere lui Gibson articol până la două puncte, similar cu cel discutat în secţiunea 5.2 de mai sus o, plus un punct suplimentar mai mult filosofic. El observă că argumentul de la pseudogene comun se bazează pe presupunerea "că Dumnezeu nu ar crea similare non-functionare secvenţe în specii separate", pe care el o numeşte "un argument teologic [care] pot fi greu abordate de ştiinţă", şi care ar necesita scripturale sprijin pentru a fi crezut. Din moment ce Biblia nu se adresează - şi, prin urmare, lasă deschisă - posibilitatea ca Dumnezeu ar putea crea non-functionale secvente ale ADN-ului, Gibson consideră că nu se poate respinge noţiunea că Dumnezeu a făcut, de fapt, a crea astfel de secvenţe, individual, astfel cum el a creat fiecare specie, inclusiv cele secvenţe non-functionale pe care le găsim acum împărţite între specii diferite.

Ar trebui menţionat paranteză că argumentul lui Gibson submineaza interpretare creaţioniştii proprii de similitudine specii menţionate la începutul acestui eseu (punctul 1.2). Aşa cum am discutat, creaţioniştii au susţinut că copacii similitudinea, pe baza informaţiilor secvenţă nu trebuie să fie acceptate ca probe pentru relaţiile evoluţioniste, deoarece speciile creat în mod independent de către un designer inteligent ar fi de aşteptat pentru a arăta modele identice de înrudire aparent. Critica lui Gibson se aplică la fel de bine împotriva acestui argument creationist, ca Biblia nu menţionează planurile lui Dumnezeu pentru similitudine secventa.

Cu toate acestea, după cum am discutat mai devreme, această noţiune creaţioniste de secvenţe similare destinate pentru funcţii similare, de cel puţin face unele sens intuitiv. În contrast, Gibson propune o în mod clar inacceptabilă ad-hoc, atunci când el ipoteză sugerează că ar putea avea un designer plasat non-functionale insertii retroposon - mimarea toate caracteristicile persoanelor aflate în prezent retroposing aleatoriu în laborator - în aceleaşi poziţii de specii creat în mod independent " ADN-ul; această idee merită la fel de mult ca crezare pretind că la comun de înregistrări false într-un director sunt datorate unor erori independente, mai degrabă decât plagiat. Ipoteza lui Gibson nu pledează pentru un creator luarea deciziilor de design uşor de înţeles, dar un creator, astfel imprevizibila ca el ar putea fi autorul cu privire la orice descoperirilor ştiinţifice în mod tradiţional interpretat în involuntar - cu excepţia cazului în Biblie în special statele altfel. Astfel, logica lui Gibson ar sprijini următoarele afirmaţii, deoarece acestea nu sunt în mod specific contrazise de Biblie: (1) Dumnezeu a creat fosile arata ca ramane de animale care nu a trăit, şi încorporate le în roci. (2) Dumnezeu a creat elemente radioactive în roci, care ar sugera în mod fals varste mai mari decât vârsta lor reală. (3) Dumnezeu a creat universul cu 6000 de ani lumina stelelor pe cale de a ochilor nostri, dar cu proprietăţi preconizate de lumină pe care stelele din stânga miliarde de ani în urmă. Cu alte cuvinte, logica lui Gibson ne invită să respingă orice argument ştiinţific pentru evolutia dacă acest argument nu este verificată în mod specific în Biblie. Vezi lui Gibson ar putea fi consecvente la nivel intern, dar în mod clar prevede că adevărul din Biblie să fie acceptate pe credinta ca bază pentru a judeca temeinicia concluziilor ştiinţifice, şi astfel se îndepărtează de ştiinţă adevărată bazată pe testarea ipotezelor, logica inductivă, precum şi concluzii bazate pe datele observate. Dacă un om de stiinta vede o retroposon inserarea în laborator, ca urmare a mai multor parametrii cunoscuţi biochimici, aparat de ras Occam-l descurajează de la postularea o mână inteligentă călăuzitoare crearea sa. Dacă vom găsi alte insertii, în ADN-ul nostru cu caracteristici identice cu cele care decurg din observaţie, vom presupune că cei din ADN-ul nostru a aparut printr-un mecanism similar. Ştim că astfel de inserţii care decurg din observaţie de laborator pot fi utilizate pentru a urmări linia de animale de laborator, şi că alte insertii naturale pot fi folosite pentru a urmări în populaţiile sălbatice; avem nici un motiv pentru a ne descuraja de la utilizarea inserţii similare de a urmări filiaţii de specii diferite. Acest raţionament inductiv este fundamental pentru paleontologie, de datare radioactivă, astronomie, fizica, medicina si orice alt domeniu al ştiinţei. Dacă Gibson consideră că meritele unui argument ştiinţific depinde de cât de bine este susţinută de Biblie, el poate pur şi simplu respingerea evolutia simple, deoarece este în conflict cu Geneza, şi pentru a evita deranjul de a face cu toate detaliile individuale observaţiile ştiinţifice şi deduceri pe care evoluţia se bazează. Aceasta "prima Biblie", abordare ar putea fi adecvate pentru religie, dar este inacceptabil ca ştiinţă.

6. Testarea modelului

O caracteristică a ştiinţei pe care îl diferenţiază de credinta religioasa a arătat (şi evoluţionişti din creaţionişti) este convingerea că noi cunoştinţe ştiinţifice despre trecut pot fi obţinute din analiza conceput a lumii moderne. Creationistii, deseori, pretind că, întrucât originea speciilor a avut loc în trecutul îndepărtat, nu există nici o modalitate de vedere ştiinţific valabil pentru a studia procesul de astăzi şi astfel evolutia nu este testabil stiinta adevarata de experiment. Cu toate acestea, chiar şi fără experimente reale, o ipoteză ştiinţifică poate fi testată în cazul în care sugerează o prezicere non-triviale, care pot fi verificate, sau falsificate, prin colectarea de date mai multe.

Într-adevăr, interpretarea pseudogene comun prelucrate prezentate aici reprezintă o ipoteză care poate fi testat, deoarece aceasta prezintă o implicaţie destul de uimitoare: de la o comparaţie între două secvenţe de nucleotide dintr-o singură specie - care este, secvenţele unui pseudogene prelucrate şi gena functionala din care provin - ar trebui să fie posibil să se prevadă alte specii care vor împărţi aceeaşi pseudogene si care nu vor. Pentru a înţelege logica unei astfel de predicţie, luaţi în considerare faptul că, dacă un pseudogene procesate a apărut într-o specie veche, copii ale pseudogene care ar trebui să fie găsite în descendenţii moderni acestei specii. Astfel, conform modelului evolutiv, dacă am şti atunci când un om pseudogene prelucrate sculat, şi ar putea stabili, astfel, originea sa într-o anumită poziţie cu privire la evolutie Acceptăm "copac", ne-ar prezice că pseudogene acelaşi procesate ar trebui să fie incluse în specii moderne care derivă din acest punct de pe copac nu şi în orice alte ramuri.

De fapt, există o modalitate de a estima atunci când un anumit pseudogene prelucrate a fost format. Se pare că "silent" mutatii - care este, mutatii care nu au nici un efect asupra supravieţuire ale organismului (la fel ca toate mutaţii în pseudogene inutil) - se acumulează într-un ritm destul de uniform. Această rată a fost estimat prin examinarea serie de diferenţe "silent" secvenţă între secvenţele corespunzătoare functionless în două specii şi compararea acest numar cu data aproximativă de divergenţă din aceleaşi două specii după cum este indicat de fosile. Având în vedere această rata de mutaţie şi numărul de diferenţele între o secvenţă pseudogene special prelucrate şi gena său sursă funcţională (de la aceeaşi specie), se poate estima data de origine a pseudogene, apoi, pe baza această dată, se poate obţine predicţii despre care alte specii moderne ar trebui să pseudogene aceeaşi. Aceste previziuni pot fi testate prin căutarea pentru pseudogene într-o varietate de specii.

Luaţi în considerare, de exemplu, pseudogene prelucrate epsilon omului discutat mai devreme (pct. 4.3). Numărul de diferenţe între această nucleotide pseudogene şi gena functionala sugerează că această pseudogene aparut aproximativ 40 de milioane de ani. Prin urmare, interpretarea evolutivă a pseudogene prelucrate prezentate in acest eseu ar prezice că şoareci şi iepuri (care se crede ca au deviat de la linia uman 70 la 80 milioane de ani în urmă, înainte de originea aparentă a pseudogene) nu ar trebui să efectueze această pseudogene. În schimb, maimuţe şi maimuţe din Lumea Veche - ale căror date estimate de divergenţă din neamul uman (5-10 şi 30 de milioane de ani în urmă, respectiv) sunt atât după origine pseudogene aparent - ar fi de aşteptat să ducă pseudogene. Datele disponibile confirmă toate aceste predicţii şi este, de asemenea, în concordanţă cu previziunile similare cu privire la distribuirea de specii de pseudogene alte prelucrate (a se vedea, de exemplu, Anagnou et al PNAS 81:5170, 1984, în ceea ce priveşte. La dihidrofolat reductazei, Craig et al. Gene 99:217, 1991 cu privire la izomeraza triosephosphate, precum şi Friedberg si Rhoads Molec. Phylogenet & Evolutia 16:127, 2000 cu privire la enolase, precum si sintetaza argininosuccinate calmodulin).

Printr-o logică similară, este posibil să se estimeze vârsta de inserţie a unui retrovirus endogen prin compararea secvente de "stânga" şi de "dreapta" LTR (a se vedea 2.2.2.d secţiunea de mai sus). Având în vedere că "stânga" LTR este copiat de la secvenţa de "dreapta" LTR la momentul de inserţie, cele două secventele LTR parts secventa identice la momentul copia retrovirusuri provine. După introducerea, cele două secventele LTR acumula mutaţii independent, şi astfel numărul de ordine diferenţe între cele două secventele LTR pot fi utilizate pentru a estima varsta de o insertie retrovirale special; aceasta varsta pot fi folosite pentru a prezice distribuţia speciilor de copii în comun a special retrovirus inserţie. În cazul în care vârsta de mai multe retrovirusurilor endogene umane au fost estimate cu ajutorul recent această abordare, distribuţia speciilor prezis de copii comun a fost confirmată ( Johnson & Coffin, PNAS 96:10254, 1999 ).

În timp ce SINE individ uman si insertii LINE nu poate fi cu uşurinţă datat de analiză secvenţă singur, ar putea fi posibil să se estimeze o perioadă de timp dur atunci când introduce anumite subclase. Acest lucru este posibil deoarece anumite clase de retroposons similare se crede ca au populat genomului mamifere în valuri, cu anumite familii (şi subfamilii, în cazul Alu şi secvenţe LINE) fiind copiate de la un număr mic de retroposons sursă activă în orice perioadă anumită în istoria noastră evolutivă. Acest model a fost dedus din faptul că pentru unele familii de retroposons umane (de exemplu, line2), comparaţii între anumiţi membri de familie dezvăluie secvenţe relativ divergente, ca şi cum exemplare individuale s-au acumulat multe mutatii diferite, pe o perioadă lungă de timp de la introducerea în ADN-ul nostru (Natura 409:860, 2001, vezi p 881), în timp ce altele, cum ar fi secvenţe Alu (în special Ya5 and Ya8 subfamilii) şi familia Ta of LINE1 secvenţe, arată mai puţine abateri de la o secvenţă de consens şi sunt, prin urmare, crede ca ar avea introduce mai recent. Aceste interpretări bazate pe evolutia de secvenţe retroposon umane prezice specii larg schimbul de retroposons putatively mai mari, dar mai mult schimbul cu acces restricţionat ale celor mai tineri putatively, iar aceste predictii sunt confirmate de datele independente de distribuţie pentru aceste specii retroposons (Gonzalez et al, Genomics 18:29, 1993 ; Shaikh and Deininger, J Mol Evol 42:15, 1996; Carroll et al, J Mol Bio 311:17, 2001; Sheen et al Genome Res 10:1496, 2000; Boissinot et al, Mol Biol Evol 17...: 915, 2000).

Retroposons mai mult la comun va fi cu siguranţă descoperit, şi numai timpul va spune cat de constant prezicerile evolutive ca acestea sunt confirmate. Dar, în prezent, aproape toate datele disponibile sunt în concordanţă cu modele evolutive de coborâre comune, şi nici justificarea alternativă creationist pentru a explica această coerenţă a fost propus. Cazuri repetate de acest tip de predicţie şi confirmarea poate furniza dovezi convingătoare pentru evolutia, chiar dacă unele tipuri de experimente directe, cum ar fi studii despre dinozauri vii, sunt imposibile. (În cazul în care cititorii sunt conştienţi de alte exemple de pseudogene procesate sau alte retroposons a căror distribuţie în diferite specii, fie sprijină sau contrazice Acceptăm "arborele genealogic" Mi-ar aprecia audiere cu privire la aceste cazuri de e-mail, şi va revizui această postare, după caz.)

7. Concluzie

Nu secvenţe comun functionless descris aici dovedi că oamenii şi maimuţele au avut un strămoş comun? De fapt, nici o cunoaştere ştiinţifică se bazează pe dovada incontestabila a sortare care acceptă teoreme matematice, astfel încât plângerea creationist ca evolutia a "nu a fost niciodată dovedită", dezvăluie pur şi simplu o neînţelegere brut de natura ştiinţei. Mai degrabă, progresele ştiinţei prin acumularea de indicii căutat de detectivi persistente (oameni de ştiinţă), care încearcă să obţină deducţii logice şi obiective de la aceste indicii. Ca un juriu prezentate cu aceste indicii, putem încerca să se ajungă la verdictul cel mai probabil, chiar dacă suntem conştienţi că faptele noastre sunt incomplete, nu există viaţă "martori" pentru a eoni de evoluţie, aşa că trebuie să facă în cele mai bune deduceri putem de indicii la îndemână. În "cazul secvenţe comun functionless," un juriu imparţial ar concluziona cu certitudine că copierea dintr-un stramos comun a fost explicaţia cel mai probabil, în conformitate cu interpretarea evolutivă. Această concluzie ar urma logica legii dreptului de autor reale în care erorile de comun sunt acceptate ca dovezi de copiere. Acceptarea puternic de această concluzie, printre oamenii de stiinta este indicată prin faptul că nici o explicaţie alternativă a fost propus în literatura de specialitate pentru a explica în comun pe scară largă de secvenţe atât de multe functionless între specii. Astfel, dacă vrem să acceptăm dovezi ale ştiinţei, s-ar părea că descendenţa comună a speciilor de disparate dintr-un stramos comun ("macro-evoluţia" în terminologia creationist), are de fapt au avut loc.

Ca exemple noi de pseudogene comune şi retroposons sunt descoperite de geneticieni moleculară, aceste informaţii vor alătura corpul imens de indicii de la alte discipline care, în mod colectiv, furnizează deja dovezi coplesitoare pentru evoluţie. În ciuda acestor dovezi impresionante, nici om de ştiinţă consideră că toate răspunsurile sunt în evoluţie sau la faptul că înţelegerea noastră actuală a pseudogene and retroposons este imun la revizuirea, în lumina cunoştinţelor viitoare. Într-adevăr, oamenii de stiinta in laboratoarele din intreaga lume continua sa sonda genele din specii diferite, compararea datelor genetica moleculara cu fosile şi rafinarea cunoştinţele noastre despre istoria speciei noastre.

At the present stage of this never-ending research, the evidence suggests what to me is an awesome notion: like a biological Rosetta Stone or Dead Sea Scroll, our own DNA--an Encyclopedia Brittanica's worth of information in every cell of our body--contains a record of the past which we are just now learning to read. This record, reflecting millions of years of genetic history, includes the relics of ancient genetic accidents that occurred before our ape-like ancestors roamed the plains of Africa, relics that we now share with other descendants of those same ancestors: modern gorillas and chimpanzees.

Published (Last edited): 16-12-2011