www.racjonalista.pl/index.php/s,38/d,6/t,39162

Genetycy podważają model selekcyjnego wymiatania (08-03-2011)

Europejscy i amerykańscy naukowcy podważają tradycyjne pojęcie ewolucji
gatunku ludzkiego. Przez ostatnie 35 lat genetycy za główny motor ewolucji
gatunku ludzkiego uznawali klasyczne zjawisko selekcyjnego wymiatania (ang.
selective sweep), kiedy to dochodzi do szybkiego rozprzestrzenienia się
korzystnej mutacji genetycznej w całej populacji ludzkiej. Jednak wyniki
badania opublikowanego w czasopiśmie Science sugerują, że takie wydarzenia
mogły mieć miejsce sporadycznie i nie wpłynęły w znaczący sposób na historię
naszego gatunku. W badaniu zawarto tezę, że zamiast tego podstawowym napędem
zmian w ludzkim fenotypie mogły być niewielkie modyfikacje w wielu genach,
wobec czego zwrócono uwagę na konieczność opracowania nowych modeli w celu
prześledzenia genetycznych etapów ewolucji.

Po przebadaniu sekwencji niemal 200 genomów ludzkich badacze stwierdzili, że
znaleźli nowy dowód przeciwko tezie, iż to zjawisko selekcyjnego wymiatania
było dominującym sposobem ludzkiej adaptacji.

"Wyniki naszych badań sugerują, że niedawny proces adaptacji wcale nie miał
postaci pojawiających i rozpowszechniających się jednostkowych zmian o
znacznym wpływie, ale chodziło raczej o częste przesunięcia w wielu miejscach
w genomie" - mówi współautorka, dr Molly Przeworski, profesor na Uniwersytecie
Chicago w Stanach Zjednoczonych, specjalizująca się w genetyce, ekologii i
ewolucji ludzkiej. "Z wyników można wnioskować, że adaptacja gatunku
ludzkiego, podobnie jak wiele powszechnych chorób trapiących nasz gatunek, ma
złożoną architekturę genetyczną".

Zgodnie z klasycznym modelem selekcyjnego wymiatania, kiedy pojawia się nowy i
korzystny gen, szybko rozpowszechnia się on w populacji. Ze względu na swój
szybki wzrost gen utrwala się w genomie w mniej zróżnicowanej postaci niż w
przypadku genu rozpowszechniającego się w wolniejszym tempie. Genetycy
korzystali z tego modelu, poszukując segmentów genetycznych otoczonych
obszarami o niskim zróżnicowaniu, zgodnie z teorią - stanowiącymi znamię
zjawiska selekcyjnego wymiatania.

Zastosowanie tego modelu pozwoliło wyodrębnić ponad 2000 genów (jest to
odpowiednik ok. 10% ludzkiego genomu), co sugerowałoby, że selekcyjne
wymiatanie było zjawiskiem o wysokiej częstotliwości, które napędzało ewolucję
gatunku ludzkiego, pozwalając mu znacznie wyprzedzić w rozwoju jego przodków z
rzędu naczelnych.

"Model selekcyjnego wymiatania został wprowadzony w 1974 r. i od tego czasu
stanowił raczej model centralny" - mówi dr Przeworski. "Można zdecydowanie
stwierdzić, że to właśnie na tym modelu opierały się wszystkie wykonane do tej
pory badania selekcji, u ludzi i u innych organizmów".

Jednak obszary niskiej różnorodności wokół segmentów genetycznych mogły
powstać także w wyniku innych mechanizmów ewolucyjnych. W badaniu mającym na
celu określenie, czy zjawisko selekcyjnego wymiatania było główną przyczyną

powstawania tych obszarów, zespół wykorzystał dane 179 osób przebadanych w
ramach projektu 1000 Genomes, międzynarodowej próby skatalogowania
zróżnicowania w obrębie gatunku ludzkiego.

"To jest naprawdę przełomowy zbiór danych, który umożliwił przeprowadzenie po
raz pierwszy tego typu analizy" - mówi profesor Ryan Hernandez z wydziału nauk
bioinżynieryjnych i terapeutycznych z Uniwersytetu Kalifornia w San Francisco
(UCSF).

Zespół badawczy analizował geny z podstawieniami genetycznymi
charakterystycznymi dla gatunku ludzkiego, w których sekwencja nukleotydów
różni się od sekwencji występującej u blisko spokrewnionych z ludźmi gatunków
naczelnych. "Zróżnicowanie fenotypiczne u ludzi nie jest tak prostym
zjawiskiem, jak nam się wydawało" - wyjaśnia dr Hernandez. "Koncepcja, zgodnie
z którą adaptacja gatunku ludzkiego może przebiegać za pomocą pojedynczych
zmian w poziomie aminokwasu, to całkiem interesujący pomysł. Wspaniałe jest,
że dysponujemy kilkoma konkretnymi przykładami, gdzie takie zmiany zachodziły,
ale jest to zbyt uproszczony pogląd".

Dalsze dowody przeczące powszechności występowania zjawiska selektywnego
wymiatania dostarczyło porównanie zróżnicowania genomu u rozmaitych populacji.
Jako że populacje nigeryjska, europejska i chińska/ japońska rozdzieliły się
mniej więcej przed stu tysiącami lat, a następnie przystosowały się do
odmiennych środowisk, częste występowanie zjawiska selekcyjnego wymiatania
powinno było - zgodnie z oczekiwaniami - utrwalić wyraźne różnice genetyczne
pomiędzy populacjami.

Dr Przeworski podsumowuje badanie następująco: "Wyniki owych badań poddają w
wątpliwość, jak wiele jeszcze można odkryć przy zastosowaniu podejścia
selekcyjnego wymiatania, a także napełniają nas sceptycyzmem, jeżeli chodzi o
potwierdzenie osiągnięć w ramach dotychczasowych badań".

W badaniach uczestniczyli eksperci z Izraela i Zjednoczonego Królestwa.

© Unia Europejska 2005-2011
Hernandez, R.D., et al. (2011) Classic selective sweeps were rare in recent
human evolution. Science 331: 920-924. DOI: 10.1126/science.1200109

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Oto model pogladowy przytoczony przez pewnego wyznawce darwinizmu dawno temu.
Przeklejam go tutaj , zeby wiekszosc ewolucjonistow
mogla zrozumiec co to tegoria 'selekcyjnego wymiatania'. Nie ma selekcyjnego
wymiatania,nie ma doboru kumulatywnego=nie ma ewolucji neodarwinowskiej.

Wyobrazmy sobie jakas sekwencje-

ACCGCCACCTTTCAACTTCAAC

Teraz sobie wyobrazmy ,ze musza pojawic sie 3 konkretne mutacje i na 3 konkretnych
miejscach tej sekwencji, aby organizm dostosowal sie do jakiegos tam srodowiska:

T

CCG

T

CACCTTTC

T

ACTTCAAC

Teraz mamy mutanta z pierwsza trafiona mutacja

T

-1:

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

Jesli zalozymy ,ze mamy tylko do czynienia z jednym osobnikiem to szansa trafienia dwoch
pozostalych mutacji

T

-2 i

T

-3 jest niewielka. Jest natomiast wieksza, gdy mamy do czynienia z

wieksza iloscia osobnikow-populacja z mutacja od ktorej startuje nasza ewolucja:

T

-1, a ktore

to sie rozmnazaja i maja szanse, aby w ich potomstwie pojawila sie mutacja najpierw

T

-2 i w

kolejnych pokoleniach mutacja

T

-3 :

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

T

CCGCCACCTTTCAACTTCAAC

A czy szansa rozprzestrzenienia sie takiej mutacji w populacji jest duza Znowu wyjasnie to
na prostym przykladzie. Wyobrazmy sobie malpiszona w pierwotnej populacji antropoidow.
Mutacja

T

-1 spowodowala ,ze stal sie on silniejszy od innych samcow i zdobyl wysoka pozycje

w hierarhii. Co za tym idzie zaczal pokrywac wiecej samic od slabszych samcow. I co z kolei
za tym idzie, zaczal plodzic wiecej potomstwa od tych slabszych samcow i przekazywac ta
dobra mutacje/ceche owemu potomstwu. Teraz silne potomstwo, z odziedziczona mutacja

T

-

1 ,rowniez plodzi wiecej potomstwa od innych samcow i tak -po niedlugim czasie mutacja

T

-1

opanowuje cala populacje pierwotnych malpiszonow. Teraz kolej na mutacje

T

-2 i pozniej

T

-3.

A wiec, jak juz tlumaczylem wczesniej, wlasciwe pojawienie sie mutacji

T

-2 jest teraz bardziej

prawdopodobne niz pojawienie sie mutacji

T

-1 od ktorej startowala omawiana ewolucja.

Pozniej mutacja

T

-2 rozpowszechnia sie w populacji na tych samych zasadach co mutacja

T

-1

i kolej na mutacje

T

-3, ktora powstanie teraz z taka sama latwoscia co mutacja

T

-2.