UGent

Reconstructie van prehistorisch DNA weerlegt kritiek op evolutietheorie

Auteur: Karin Voordeckers et al.

​Wetenschappers van VIB, KU Leuven, UGent en Harvard zijn erin geslaagd om DNA en eiwitten van prehistorische gistcellen te reconstrueren. Zo konden ze nagaan hoe genen ontstaan en gedurende meer dan 100 miljoen jaar evolueerden naar hun huidige vorm.

Kevin Verstrepen (VIB/KU Leuven): “Deze resultaten geven een antwoord op een vaak gebruikt argument van tegenstanders van de evolutietheorie: 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… Veel wetenschappers stelden voor dat nieuw functioneel DNA niet uit het niets ontstaat, maar geleidelijk wordt gebouwd uit een kopie van een reeds bestaand stukje functioneel DNA. Door de reconstructie van een stukje prehistorisch DNA dat verschillende keren tijdens de evolutie gekopieerd was, konden we de veranderingen bestuderen die geleidelijk tot nieuwe functies leiden.”

Eigenschappen uit het niets
Een belangrijke onbeantwoorde vraag in Darwins evolutietheorie is hoe nieuwe eigenschappen schijnbaar uit het niets kunnen opduiken. Zulke innovaties lijken tegenstrijdig met het principe van geleidelijke verandering, waarbij bestaande eigenschappen traag evolueren naar een andere vorm. Toch weten we dat er tijdens de evolutie van het leven heel wat "uitvindingen" gebeurden.

We weten niet goed welke processen aan de basis liggen van deze ‘evolutionaire innovatie’. 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.

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. Door deze veranderingen te modelleren in de overeenkomstige eiwitten begrijpen we nu hoe slechts enkele wijzigingen in het DNA konden leiden tot de ontwikkeling van nieuwe activiteiten in deze eiwitten.”

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.

Publicatie:Het artikel werd geschreven door Karin Voordeckers, Chris A. Brown, Kevin J. Verstrepen en anderen. Het verscheen in PLoS Biology, en kan gratis worden gedownload via de volgende link: http://www.plosbiology.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1...