Een boeiend bericht op de website van Nature, gisteren. Het DNA van drijvend blaasjeskruid (Utricularia gibba) blijkt voor 97 procent uit coderend DNA (genen dus) te bestaan. Ter vergelijking: het menselijk genoom bestaat voor ongeveer 2 procent uit genen.
Dit werpt een heel nieuw licht op de discussie over ‘junk’ DNA. Toen duidelijk werd dat een groot deel van het genoom van organismen niet codeert voor eiwitten, werd in eerste instantie aangenomen dat dit niet-coderende DNA geen functie had en dus ‘rommel’ was. Evolutionair wrakhout. De resten van duplicaties, virusinserties en mobiele elementen.
Onlangs kwam het Encode-onderzoek in het nieuws. Dit suggereerde een vorm van functie voor misschien wel 80 procent van het junk-DNA. Was het dan toch geen junk? Eerder waren er overigens al allerlei functionele eenheden in niet-coderend DNA gevonden. Er werden bijvoorbeeld kleine RNA moleculen afgelezen, die allerlei functies kunnen hebben.
Hier en daar werd al de conclusie getrokken dat biologen volkomen onterecht het niet-coderend DNA hadden genegeerd. Daar staat de ui-test tegenover: iedere verklaring voor niet-coderend DNA moet ook kunnen verklaren waarom de ui maar liefst vier keer zoveel niet-coderend DNA heeft als de meeste andere organismen.
En nu is er dan het blaasjeskruid. Dit is een omgekeerde ui-test. Immers, nu moet iedere verklaring voor de functie van niet-coderend DNA ook nog eens verklaren waarom het blaasjeskruid zonder kan.
Dit is een uitdaging voor creationisten (die nogal eens verklaren dat niet-coderend DNA vast niet voor niets is geschapen en dus een functie heeft), maar ook voor evolutiebiologen. Die laatste groep moet verklaren waarom natuurlijke selectie in het ene geval sterk selecteerd tegen niet-coderend DNA, in het andere geval juist nauwelijks (de mens) of bijna helemaal niet (de ui).
In dit persbericht houden de onderzoekers nog een slag om de arm. Misschien is het gewoon een kwestie van toeval: “… some species may simply have an inherent, mechanistic bias toward deleting a great deal of noncoding DNA while others have a built-in bias in the opposite direction — toward DNA insertion and duplication.”
Wat natuurlijk een beschrijving is en geen verklaring. Ik durf daar zelf niet over te speculeren, maar ben erg benieuwd naar wat er allemaal loskomt.
René, bedankt voor de tip!
Zeer interessant artikel in Nature, dat bovendien gratis beschikbaar is!
Er lijkt een relatie te zijn tussen het voorkomen van meerdere Whole Genome Duplications in de evolutionaire stamboom en een mechanisme van random DNA deletions, waardoor het genome compact gehouden wordt zonder dat essentiele genen verdwijnen. Dit lijkt logisch: soorten die een inherente deletion bias hebben zullen hun genome steeds zien verkleinen totdat het niet meer levensvatbaar is en het resultaat uitsterven is. Het omgekeerde, nl. inherente duplication bias leidt niet tot uitsterven: beter een te groot dan een te klein genome… zo lijkt het.
Als je dat vergelijkt met de mens: in het verre verleden van (zoog)dieren zijn wel WGD voorgekomen maar niet in die mate als bij planten. Dat zou verklaren dat wij een laag niveau hebben van random DNA deleties, en een normaal (?) niveau van duplicaties. Resultaat: groot (en groeiend?) genome.
Zeer interessante materie.
Ook interessant is dat het plantje minder en kleinere introns heeft! Ook al weer een indicatie dat gigagrote introns zoals bij de mens niet nodig zijn…
Gert,
“Dit lijkt logisch: soorten die een inherente deletion bias hebben zullen hun genome steeds zien verkleinen totdat het niet meer levensvatbaar is en het resultaat uitsterven is. Het omgekeerde, nl. inherente duplication bias leidt niet tot uitsterven: beter een te groot dan een te klein genome… zo lijkt het.”
Betekent dat dan, dat een organisme, zoals U. gibba, dat een inherente deletion bias heeft, toevallig “geluk” heeft, als het een paar WGD’s meemaakt, zodat het niet uitsterft, of dat U. gibba, behalve die deletion bias, óók een inherente bias voor gene duplicatie heeft?
En welke bias moet dan zelf eerder geëvolueerd zijn: de deletion bias of de duplicatie bias?