Wetenschappers van de UGent, KU Leuven, VIB en Harvard zijn erin geslaagd om prehistorisch DNA en eiwitten van gistcellen te reconstrueren. Zo konden ze nagaan hoe genen ontstaan en gedurende meer dan 100 miljoen jaar evolueerden naar hun huidige vorm.
Eigenschappen uit het niets
Een belangrijke onbeantwoorde vraag in Darwins evolutietheorie is hoe nieuwe eigenschappen schijnbaar uit het niets kunnen opduiken. Zulke plotse innovaties lijken tegenstrijdig met het principe van geleidelijke verandering, waarbij bestaande eigenschappen traag maar zeker evolueren naar een andere vorm. Toch weten we dat er tijdens de evolutie van het leven heel wat 'uitvindingen' gebeurden: sommige dieren veranderden plots van vorm, andere kregen ogen, en microben konden opeens andere nutriënten gebruiken.
We weten niet goed welke processen aan de basis liggen van dit soort snelle en vernieuwende evolutie. Eén van de grootste problemen is dat er nagenoeg geen prehistorisch dna en eiwitten bewaard zijn, zodat men niet kan onderzoeken hoe deze oude exemplaren verschillen van de hedendaagse versies. Dat is vooral jammer omdat we nog steeds niet in detail begrijpen hoe nieuwe stukken dna en eiwitten ontstaan zijn. Tegenstanders van de evolutietheorie halen voorbeelden van innovatie dan ook vaak aan als een argument tegen evolutie.
Kevin Verstrepen (VIB/KU Leuven): “Deze onderzoeksresultaten geven een antwoord op een vaak gebruikt argument van die tegenstanders: dat de kans op het ontstaan van een nieuwe eigenschap, en dus een werkzaam nieuw stuk DNA, vergelijkbaar is met de kans dat een moderne jumbojet zich spontaan zou assembleren uit een paar brokstukken… Wij hebben nu kunnen aantonen dat de jumbojet niet uit het niets ontstaat, maar geleidelijk wordt gebouwd uit een kopie van een reeds bestaand vliegtuig. En dat maakt alles een stuk waarschijnlijker.”
Prehistorisch DNA en eiwitten nabouwen
Door een combinatie van de nieuwste technieken in de biologie konden de Leuvense VIB-onderzoekers Karin Voordeckers, Chris Brown en Kevin Verstrepen, in samenwerking met Steven Maere (VIB/UGent) het DNA en de eiwitten van voorhistorische gistcellen nabouwen.
Steven Maere: “Uit tientallen DNA-codes hebben we via complexe algoritmes de oude DNA-code kunnen voorspellen. Deze stukjes prehistorisch DNA hebben we nagebouwd om zo de overeenkomstige oude eiwitten aan te maken.”
Karin Voordeckers: “We hebben heel specifiek gezocht naar hoe gisten zich hebben aangepast om verschillende suikers af te kunnen breken. We vonden dat het oer-gen voor het eiwit dat instaat voor de vertering van maltose, een suiker in graan, tijdens de evolutie een aantal keer gekopieerd werd. Het DNA van sommige kopieën is lichtjes gewijzigd, waardoor nieuwe eiwitten ontstonden die andere suikers kunnen afbreken.”
De wetenschappers denken dat dit soort verdubbelingen van het DNA heel vaak aan de basis liggen van het ontstaan van schijnbaar 'nieuwe' eiwitten. Of, anders gezegd: de jumbojet wordt geleidelijk gebouwd uit een kopie van een reeds bestaand vliegtuig.
De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in PLoS Biology, het meest vooraanstaande wetenschappelijke tijdschrift in de biologie.
Een belangrijke onbeantwoorde vraag in Darwins evolutietheorie is hoe nieuwe eigenschappen schijnbaar uit het niets kunnen opduiken. Zulke plotse innovaties lijken tegenstrijdig met het principe van geleidelijke verandering, waarbij bestaande eigenschappen traag maar zeker evolueren naar een andere vorm. Toch weten we dat er tijdens de evolutie van het leven heel wat 'uitvindingen' gebeurden: sommige dieren veranderden plots van vorm, andere kregen ogen, en microben konden opeens andere nutriënten gebruiken.
We weten niet goed welke processen aan de basis liggen van dit soort snelle en vernieuwende evolutie. Eén van de grootste problemen is dat er nagenoeg geen prehistorisch dna en eiwitten bewaard zijn, zodat men niet kan onderzoeken hoe deze oude exemplaren verschillen van de hedendaagse versies. Dat is vooral jammer omdat we nog steeds niet in detail begrijpen hoe nieuwe stukken dna en eiwitten ontstaan zijn. Tegenstanders van de evolutietheorie halen voorbeelden van innovatie dan ook vaak aan als een argument tegen evolutie.
Kevin Verstrepen (VIB/KU Leuven): “Deze onderzoeksresultaten geven een antwoord op een vaak gebruikt argument van die tegenstanders: dat de kans op het ontstaan van een nieuwe eigenschap, en dus een werkzaam nieuw stuk DNA, vergelijkbaar is met de kans dat een moderne jumbojet zich spontaan zou assembleren uit een paar brokstukken… Wij hebben nu kunnen aantonen dat de jumbojet niet uit het niets ontstaat, maar geleidelijk wordt gebouwd uit een kopie van een reeds bestaand vliegtuig. En dat maakt alles een stuk waarschijnlijker.”
Prehistorisch DNA en eiwitten nabouwen
Door een combinatie van de nieuwste technieken in de biologie konden de Leuvense VIB-onderzoekers Karin Voordeckers, Chris Brown en Kevin Verstrepen, in samenwerking met Steven Maere (VIB/UGent) het DNA en de eiwitten van voorhistorische gistcellen nabouwen.
Steven Maere: “Uit tientallen DNA-codes hebben we via complexe algoritmes de oude DNA-code kunnen voorspellen. Deze stukjes prehistorisch DNA hebben we nagebouwd om zo de overeenkomstige oude eiwitten aan te maken.”
Karin Voordeckers: “We hebben heel specifiek gezocht naar hoe gisten zich hebben aangepast om verschillende suikers af te kunnen breken. We vonden dat het oer-gen voor het eiwit dat instaat voor de vertering van maltose, een suiker in graan, tijdens de evolutie een aantal keer gekopieerd werd. Het DNA van sommige kopieën is lichtjes gewijzigd, waardoor nieuwe eiwitten ontstonden die andere suikers kunnen afbreken.”
De wetenschappers denken dat dit soort verdubbelingen van het DNA heel vaak aan de basis liggen van het ontstaan van schijnbaar 'nieuwe' eiwitten. Of, anders gezegd: de jumbojet wordt geleidelijk gebouwd uit een kopie van een reeds bestaand vliegtuig.
De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in PLoS Biology, het meest vooraanstaande wetenschappelijke tijdschrift in de biologie.
