Egoïstisch DNA
Egoïstisch DNA is een term voor sequenties van DNA die twee verschillende eigenschappen hebben:
- de DNA-sequentie zich verspreidt door extra kopieën van zichzelf binnen het genoom te vormen; en
- het levert geen specifieke bijdrage aan het voortplantingssucces van zijn gastheerorganisme. (Het kan al dan niet aanzienlijke negatieve effecten hebben).
In zijn boek The Selfish Gene uit 1976 stelde Richard Dawkins het idee van egoïstisch DNA voor toen het niet-coderende DNA in eukaryote genomen werd ontdekt. In 1980 werden twee artikelen in het tijdschrift Nature uitgebreid en besproken. Volgens een van deze artikelen:
De theorie van natuurlijke selectie, in zijn meer algemene formulering, gaat over de concurrentie tussen replicerende entiteiten. Het toont aan dat bij een dergelijke concurrentie de efficiëntere replicators in aantal toenemen ten koste van hun minder efficiënte concurrenten. Na voldoende tijd overleven alleen de meest efficiënte replicators.
- L.E. Orgel & F.H.C. Crick, Egoïstisch DNA: de ultieme parasiet.
Normaal genetisch functioneel DNA zou kunnen worden gezien als "replicerende entiteiten" die hun replicatie beïnvloeden door de cel die ze controleren te manipuleren. Daarentegen kunnen eenheden van egoïstisch DNA bestaande mechanismen in de cel uitbuiten en zich vermenigvuldigen zonder de geschiktheid van het organisme in andere opzichten te beïnvloeden.
Er is geen scherpe grens tussen de begrippen egoïstisch DNA en genetisch functioneel DNA. Vaak is het ook moeilijk om te zien of een eenheid van niet-coderend DNA functioneel belangrijk is of niet; of als het belangrijk is, op welke manier. Bovendien is het niet altijd gemakkelijk om onderscheid te maken tussen sommige gevallen van egoïstisch DNA en sommige soorten virussen.
Geschiedenis van het idee
Het idee dat sommige genetische elementen misschien niet nuttig zijn voor het organisme is niet nieuw. In 1928 meldde een Russische geneticus een X-chromosoom in Drosophila obscura. Hij beweerde dat de resulterende vrouwelijke geslachtsverhouding een populatie zou kunnen laten uitsterven.
In 1941 werd voor het eerst gesuggereerd dat er een conflict zou kunnen zijn tussen normale geërfde nucleaire genen van beide ouders en mitochondriale genen van één ouder (het vrouwtje). Het zou kunnen leiden tot cytoplasmatische mannelijke steriliteit in planten.
Rond dezelfde tijd werden verschillende andere voorbeelden van egoïstische genetische elementen gerapporteerd. Zo beschreef een maisgeneticus hoe chromosoomknoppen in mais tot vrouwelijke meioseaandrijving leidden. Meiotische drift is wanneer een kopie van een gen meer dan de verwachte 50% van de tijd wordt doorgegeven aan het nageslacht.
De Zweedse botanicus en cytogeneticus Gunnar Östergren merkte in 1945 op hoe chromosomen zich in een populatie kunnen verspreiden vanwege hun eigen "parasitaire" aard. Over B-chromosomen in planten schreef hij: "In veel gevallen hebben deze chromosomen geen enkele nuttige functie voor de soort die ze draagt, maar dat ze vaak een uitsluitend parasitair bestaan leiden... [B-chromosomen] hoeven niet nuttig te zijn voor de planten. Ze hoeven alleen nuttig te zijn voor zichzelf. - Gunnar Östergren.
Vervolgens publiceerde Barbara McClintock in het begin van de jaren vijftig een reeks documenten waarin het bestaan van "transponeerbare elementen" werd beschreven. Deze behoren tot de meest succesvolle egoïstische genetische elementen. De ontdekking van transponeerbare elementen leidde ertoe dat ze in 1983 de Nobelprijs voor de Geneeskunde of Fysiologie kreeg.
Vragen en antwoorden
V: Wat is Zelfzuchtig DNA?
A: Selfish DNA is een term voor DNA-sequenties die twee eigenschappen hebben: het vermogen om zich te verspreiden door meer kopieën van zichzelf in het genoom te vormen, en het niet helpen van het voortplantingssucces van zijn gastorganisme.
V: Wie opperde voor het eerst het idee van zelfzuchtig DNA?
A: Richard Dawkins opperde het idee van zelfzuchtig DNA voor het eerst in zijn boek The Selfish Gene uit 1976.
V: Hoe hebben Orgel en Crick dit concept verder uitgewerkt?
A: Orgel en Crick breidden dit concept uit in een artikel dat in 1980 in Nature werd gepubliceerd en waarin zij bespraken hoe natuurlijke selectie werkt met replicerende entiteiten die met elkaar concurreren. Zij betoogden dat efficiëntere replicators na verloop van tijd zullen toenemen ten koste van minder efficiënte concurrenten.
V: Hoe repliceert normaal genetisch functioneel DNA?
A: Normaal genetisch functioneel DNA repliceert door de cel die het controleert te manipuleren.
V: Wat zijn enkele overeenkomsten tussen egoïstisch DNA en virussen?
A: Het kan moeilijk zijn om onderscheid te maken tussen sommige gevallen van zelfzuchtig DNA en sommige soorten virussen vanwege hun gemeenschappelijke kenmerken, zoals hun vermogen om bestaande mechanismen in een cel te benutten om zich te vermenigvuldigen zonder de fitness van de cel aan te tasten.
V: Is er een duidelijke grens tussen egoïstisch DNA en genetisch functioneel DNA?
A: Nee, er is geen scherpe grens tussen deze twee concepten, aangezien het moeilijk kan zijn om te bepalen of een eenheid van niet-coderend DNA al dan niet functioneel belangrijk is, en zo ja, op welke manier het de fitness van een organisme beïnvloedt.
V: Wat werd er ontdekt toen niet-coderend DNA werd bestudeerd?
A: Toen niet-coderend DNA werd bestudeerd, werd ontdekt dat het twee eigenschappen had - het kon zich verspreiden door meer kopieën van zichzelf te vormen binnen een genoom, maar het hielp niet bij het voortplantingssucces van een organisme.
