Медленная и мучительная смерть «мусорной» ДНК

Роберт В. Картер

Так называемая «мусорная ДНК» переживает трудные времена. Ее статус «олицетворения эволюционной теории» на протяжении нескольких последних лет постоянно подвергается критике. Более того, была опубликована работа, подтверждающая, что на самом деле эта ДНК функциональна.1,2 В процессе «Великих дебатов»3 (дебаты по вопросу сотворения/эволюции, проходившие в городе Дотан, штат Алабама, США), главным аргументом моего оппонента, к которому он обращался снова и снова, была «мусорная ДНК». Я предупреждал, что это аргумент, основанный на отсутствии информации, что «форма соответствует функции», и что этот довод напоминает старый аргумент о рудиментарных органах (и что его легко опровергнуть, как только будут установлены функции этой ДНК).

И нам не пришлось долго ждать, поскольку новое исследование подвинуло идею о «мусорной ДНК» поближе к мусорной корзине, полной отбракованных эволюционных предположений. Забраковали мусорную ДНК ученый Дж. Фолкнер и другие авторы4, заявив, что ретротранспозоны (предположительно остатки древних вирусов, которые включились в геномы человека и других видов) на самом деле высоко функциональны.

Предыстория

На основании работы Дж. Б. С. Холднйна5 и других авторов, показавших, что естественный отбор не был в состоянии выбрать нужные из миллионов новых мутаций в ходе человеческой эволюции, автор Кимура6 предложил идею «нейтральной эволюции». Если «дилемма Холдейна» правильна, значит, большинство ДНК должны быть нефункциональны. Они должны свободно мутировать с течением времени, без какого-либо влияния естественного отбора. Таким образом, естественный отбор может работать над важными отрезками, а нейтральная эволюция может бессистемно воздействовать на остальные отрезки. Поскольку естественный отбор не воздействует на нейтральные характеристики, не влияющие на функции выживания или репродукции, нейтральная эволюция может воздействовать на случайные смещения, не оказывая влияния на отбор.8 Сам термин «мусорная ДНК» придумал ученый Охно,9 который открыто основывал свою идею на теории нейтральной эволюции. Для Охно и других ученых его времени, большие пробелы (интроны) между протеино-кодирующими генами (эксонами) были бесполезные ДНК, единственной функцией которых было разделение генов расположенных на хромосоме. «Мусорная ДНК» - это необходимая математическая экстраполяция. Ее целью было разрешить теоретическую эволюционную дилемму. Без нее теория эволюции сталкивается с непреодолимыми математическими трудностями.

«Мусорная ДНК» необходима теории эволюции

«Мусорная ДНК» – это не просто ярлык, прилепленный к той части ДНК, которая кажется нефункциональной, а необходимая математическая экстраполяция, созданная для разрешения теоретической дилеммы в теории эволюции, перед которой без этой экстраполяции встают непреодолимые трудности математического характера. «Мусорная ДНК» необходима для эволюционной теории.

С позиций математики проблема выглядит следующим образом: слишком велика изменчивость, слишком много ДНК, которой предстоит мутировать, – и слишком мало поколений, чтобы все эти мутации успели закрепиться. В этом и состояла суть работы Холдейна. Без «мусорной ДНК» эволюционизм не в состоянии математически объяснить, как же происходит сама эволюция.

Подумайте об этом: согласно эволюционной модели, прошло всего 3-6 миллионов лет с тех пор, как человек отделился от обезьяны. Если среднее время появления очередного человеческого поколения составляет 20–30 лет, это дает человеку от 100 000 до 300 000 поколений на установление миллионов мутаций, отделяющих человека от обезьяны. Это включает как минимум 35 миллионов различий в одну букву10, более 90 миллионов пар не сходных оснований ДНК,10 почти 700 дополнительных генов у человека (около 6% ДНК, отличающихся от ДНК шимпанзе),11 и десятки тысяч хромосомных перегруппировок.

Кроме того, геном приматов примерно на 13% объемнее12 генома человека, но в основном из-за гетерохроматина, который защищает сверху теломеры хромосом. Все это должно было произойти за очень короткий отрезок эволюционного времени. Фактически, достаточного количества времени на это не было, даже если сбросить со счетов функциональность более 95% генома. Положение эволюционистов станет еще более удручающим, если окажется, что и мусорная ДНК функциональна. Каждая новая функция, обнаруженная у мусорных ДНК, делает положение эволюционистов еще более шатким.

отрезки ДНК человека  - бесполезный мусор

Рисунок 1. Идея о том, что огромные отрезки ДНК человека - бесполезный мусор, оставшийся в результате эволюции, все ближе подвигается к мусорному баку.

Ретротранспозоны: не случайное распределение «мусора»

Один из важнейших классов мусорной ДНК включает ретротранспозоны, ранее считавшиеся остатками древних вирусных инфекций, в которых фрагменты ДНК вирусов бессистемно встраивались в ДНК человека (например). Изучая ДНК человека и мыши, Фолкнер и др.4обнаружили, что от 6 до 30% РНК13 берут начало внутри ретротранспозон. Совершенно очевидно, что их размещение не бессистемно. Этот факт сам по себе стал шоком, однако в ходе исследований также выяснилось, что эти РНК обычно специфичны для определенных видов тканей, как будто существуют различные классы ретротранспозоны, которые принимают участие в упорядочивании проявлений генов в различных тканях. С самого начала исследования, выводы ученых опровергли предположение о том, что ретротранспозоны являются эволюционным мусором. Но это еще не все. Оказывается, ретротранспозоны совпадают с насыщенными генами отрезками и встречаются в отчетливо выраженных скоплениях внутри генома, что подчеркивает неслучайность схемы их расположения. Встречаясь в верхней части протеино-кодирующих генов, они дают огромное количество альтернативных стартовых позиций для транскрипции, порождая достаточное количество альтернативных мРНК и некодирующих РНК. В нижней части более одной четверти контрольной последовательности (протеинокодирующих) генов14 в своей 3'-нетранслируемой области15 и они сокращают количество синтезируемого протеина. Ученые пришли к выводу, что эти 3·-нетраслируемые области являются местом интенсивной транскрипционной регуляции.

Вряд ли кто-то ожидал подобного от «мусорной» ДНК! На основании расположения ретротранспозон ученые определили колоссальное количество возможных регуляторных зон внутри генома – 23 000! Кроме того, они обнаружили 2 000 примеров двусторонней транскрипции, вызванной присутствием ретротранспозон (где ДНК «читается» в обоих направлениях, а не в одном, что считается нормой).

Ретротранспозоны – транскрипционные регуляторы

В какой-то момент Фолкнер и его коллеги попытались приуменьшить значимость результатов своих исследований. Они заявили, что активные промоутеры содержатся лишь в отдельных ретротранспозонах, и только некоторые из них функциональны. Они не выступают в защиту некой универсальной функции ретротранспозон. Однако Фолкнер и другие авторы также отмечают, что ретротранспозон очень много, и тысячи промоутеров ретротранспозон примыкают к протеино-кодирующим генам, оказывая влияние на их регуляцию и, по предположению авторов, на их эволюцию. Они пришли к выводу о том, что ретротранспозоны оказывают ключевое воздействие на транскрипции в пределах всего генома, что «они являются многосторонними регуляторами функциональных способностей транскриптома млекопитающих», что они являются «доминирующим источником транскрипций и транскрипционной регуляции», и что «в будущих исследованиях генома их следует рассматривать в качестве «механизмов транскрипции».

Заключение

Результаты этих исследований ошеломляют. По мере того, как обнаруживается все большая сложность геномной регуляции, а исследования доказывают, что все больший объем генома функционален, стоит лишь задаться вопросом: сколько еще эволюционисты будут цепляться за идею «мусорной» ДНК? Однако им приходится это делать, потому что без этой идеи они теряют один из лучших своих аргументов. Они уже и так потеряли одну из излюбленных составляющих своей доказательной базы: присутствие древних деактивированных вирусов в геноме.

Оказалось, что ретротранспозоны – вовсе не бесфункциональные рудиментарные остатки из нашего прошлого, а важные функциональные составляющие невероятно сложного регуляторного аппарата генома млекопитающих!

Я хотел бы подчеркнуть, что креационисты, верящие в юный возраст земли, не настаивают на том, что весь геном должен быть высоко функционален. Хотя я подозреваю, что прямые или косвенные элементы транскрипции будут обнаружены в большей части генома, вполне возможно, что довольно большие его фрагменты просто составляют дополнительную временную структуру для его функциональных частей. Их следует рассматривать как подмостки для трехмерного геномного небоскреба. И даже эти отрезки будут функциональны (из-за необходимости в структуре), даже если они не принимают непосредственного участия в регуляции генома, и специфика их последовательности может быть очень слабой. Нам придется подождать, чтобы, в конце концов, понять, как работает эта система. А пока что будем верить, что мы обнаружили еще одно слабое звено в эволюционной цепочке аргументов.

Ссылки и примечания

  1. Баттен Д. Огорчение для «мусорщиков». Издание Journal of Creation 19(1):3, 2005. Вернуться к тексту.
  2. Вудморап Дж. Потенциальные решительные свидетельства против псевдогена. Издание Journal of Creation 18(3):63–69, 2004. Вернуться к тексту.
  3. «Великие Дебаты» . Вернуться к тексту.
  4. Фолкнер Дж. Дж. и др.. Регулируемый транскриптом ретротранспозон в клетках млекопитающих. Издание Nature Genetics 41(5):563–571, 2009. Вернуться к тексту.
  5. Халдане Дж. Цена естественного отбора. Издание Journal of Genetics 55:511–524, 1957. Вернуться к тексту.
  6. Кимура М. Эволюционные показатели на молекулярном уровне. Издание Nature 217:624–626, 1968. Вернуться к тексту.
  7. Баттен Д. Дилемма Халдане не разрешена. Издание Journal of Creation 19(1):20–21, 2005. Вернуться к тексту.
  8. Баттен Д. Биотическое послание: Теория эволюции против теории послания. Издание Journal of Creation 11(3):292–298, 1997. Вернуться к тексту.
  9. Охно С. С «мусорной» ДНК в нашем геноме покончено. Эволюция генетических систем. Материалы симпозиума по биологии в Брукхэвене. №23 (ред. Смит Х.Х.), сс. 366–370, 1972; . Вернуться к тексту.
  10. Варки А. И Алтеид Т.К. Сравнение генома человека и шимпанзе: поиски иголки в стоге сена. Издание Genome Research 15:1746–1758, 2005. Вернуться к тексту.
  11. Демут Дж. П. и др. Эволюция родовых генов млекопитающих. Издание PLoS One 1:e85, 2006. Вернуться к тексту.
  12. В соответствии с базой данных генома (Genome Size Database ), размер генома человека (называемый «объем C» - единица веса, теоретически прямо пропорциональная размеру генома) составляет 3.2. (по другим данным 3.46, 3.63, 3.76 и 3.85) «объема C» шимпанзе. Все эти цифры указывают на то, что человеческий геном на 8–17% меньше по сравнению с геномом обезьяны. Вернуться к тексту.
  13. РНК являются промежуточным звеном между ДНК и белком. Они вырабатываются из ДНК в процессе транскрипции. Не все РНК преобразуются в протеин, поскольку они выполняют множество других функций в клетке. Вернуться к тексту.
  14. Стандартизированный каталог протеино-кодирующих генов . Вернуться к тексту.
  15. Нетранслируемые области – это отрезки мРНК, которые не преобразуются в белки. Обычно в одной мРНК встречаются две нетранслируемые области, по одной на каждом конце. 3· – нетранслируемая область находятся в нижнем конце, после протеино-кодирующего отрезка, и обычно содержит терминирующий кодон, полиаденилирующий сигнал и другие элементы. Вернуться к тексту.

источник — www.creation.com





опубликовано материалов

Популярные статьи:

что такое гравитация? Кто создал Бога? Динозавры жили с людьми Тука и его удивительный клюв Уникальная планета Земля




Поддержите наш проект, разместив нашу ссылку на сайте своей организации, в своем блоге или на страничке социальных сетей.
"Разумный Замысел"
http://www.origins.org.ua
банер Разумный Замысел


Система Orphus
нижняя полоса сайта