UGent

Wie ontwikkelde de populatiegenetica?

Auteur: http://evolution.berkeley.edu/

Toevallige mutaties en evolutie: Ronald Fisher, JBS Haldane, & Sewall Wright
Gedurende 70 jaar na de publicatie van het Ontstaan der Soorten (Origin of Species) leek het alsof Lamarck Darwin voor altijd in de schaduw zou stellen. Enerzijds kwamen de meeste biologen ertoe de evolutie als een realiteit te aanvaarden: levende wezens delen een gemeenschappelijke afkomst, en zijn in de tijd veranderd. Anderzijds bleef natuurlijke selectie - volgens Darwin de motor van de evolutie - controversieel. Veel biologen stelden dat er toch wel een zekere ingebouwde “richting” moest bestaan in de variatie die in elke generatie optrad, die elk geslacht naar zijn huidige staat toedreef.
 
Veel van die vroege genetici die de inzichten van Mendel rond 1900 herontdekt hadden, waren ook gekant tegen natuurlijke selectie. Darwin had tenslotte toch gesproken van natuurlijke selectie die een soort door kleine aanpassingen geleidelijk wijzigde. Maar de Mendelianen vonden grote verschillen tussen lichaamskenmerken die gecodeerd werden door allelen. Een erwt kon effen zijn of gerimpeld, maar niets daartussenin. Om van een allel naar een ander te springen, moest de evolutie gigantische stappen zetten. Dit idee strookte schijnbaar niet met de ideeën van Darwin.
 
Natuurlijke selectie in een Mendeliaanse wereld
Maar in de jaren 1920 begonnen genetici in te zien dat natuurlijke selectie toch op genen kon werken. Het werd alvast duidelijk dat elk willekeurig kenmerk meestal het resultaat was van vele genen eerder dan van een enkel gen. Een mutatie van gelijk welk van de betrokken genen kon kleine veranderingen aan het kenmerk teweegbrengen in plaats van een drastische transformatie. Even belangrijk was het feit dat bepaalde wetenschappers - en in de eerste plaats Ronald Fisher (Fig. 1), JBS Haldane (Fig. 2), en Sewall Wright (Fig. 3) - aantoonden hoe natuurlijke selectie in een Mendeliaanse wereld kon tewerkgaan. Zoals de vroegere genetici voerden ze kweekexperimenten uit, maar ze deden ook iets helemaal nieuw: ze bouwden ingewikkelde wiskundige modellen van de evolutie.

Fig. 1: Ronald Fisher
 

Fig. 2: JBS Haldane
 

Fig. 3: Sewell Wright
 
Kleine, geen drastische, wijzigingen
Onder de naam “populatiegenetica”, liet hun aanpak zien hoe mutaties ontstaan en, als ze door natuurlijke selectie bevoordeeld worden, doorheen een bevolkingsgroep kunnen verspreid worden. Zelfs een licht voordeel kan het mogelijk maken dat een allel snel onder een groep dieren of planten verspreid wordt en andere vormen doet uitsterven. Evolutie, zo stelden deze populatiegenetici, is vooral het werk van kleine mutaties, want drastische mutaties zouden bijna altijd eerder schadelijk dan gunstig zijn.

Fig. 4: Een voorbeeld van een adaptief landschap met twee genen A, en B
Wright voerde het begrip van het “adaptieve landschap” (Fig. 4) in, één van de sterkste metaforen ooit in de populatiegenetica. Men stelt zich de wisselende graad van geschiktheid (fitness) van de verschillende combinaties van genen voor als een golvend landschap, waarin de dalen de minder en de toppen de meer gunstige combinaties van genen voorstellen. Vermits de omgeving continu verandert, verschuiven de toppen, en de bevolkingsgroepen hollen deze achterna in een onophoudende evolutionaire trektocht.
 
Natuurlijke selectie in de vrije natuur
Populatiegenetica werd één van de belangrijkste elementen van wat de “Moderne Synthese” zou gaan heten. Ze toonde aan dat natuurlijke selectie een evolutionaire verandering kon teweegbrengen, zonder hiervoor een beroep te moeten doen op hypothetische Lamarckiaanse krachten. Wetenschappers gebruikten de wiskundige schema's die Fisher, Wright en Haldane hadden ontwikkeld om met ongekende nauwkeurigheid de evolutionaire veranderingen die in de vrije natuur kunnen waargenomen worden na te meten. Hun inzichten hebben het zelfs mogelijk gemaakt dat medische onderzoekers de vraagstukken van sommige erfelijke ziekten konden oplossen. Sikkelcelanemie (bloedarmoede) bijvoorbeeld, wordt veroorzaakt wanneer kinderen twee defecte exemplaren van een gen erven dat betrokken is bij de aanmaak van hemoglobine. Maar éen enkel exemplaar van dit gen beschermt in bepaalde mate tegen malaria. Natuurlijke selectie schept een evenwicht tussen het reproductieve nadeel van een kind met twee exemplaren van het allele en het voordeel van een enkel exemplaar. Erfelijke ziektes zoals sikkelcelanemie zijn het pijnlijke nevenproduct van de werking van natuurlijke selectie bij onze voorvaderen.
 
Over deze tekst
Dit artikel werd met toestemming van de copyrighthouders vertaald. De oorspronkelijke versie is te vinden op http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/history_19


Vertaler: Constantijn Vermaut
Zie ookWat is de moderne synthese? (een korte samenvatting)