Wat 'werkt' er nu eigenlijk echt van evolutietheorieën?

[dsWim]

quote:

grompie schreef op 28 januari 2005 om 23:09:
De tijd lijkt mij nu rijp voor een reactie van dsWim; wij hebben onze best toch gedaan:)

Wat voor reactie verwacht je van me? Dankbaarheid, overtuigd zijn ergens van?
Wat jullie input betreft:

[Zwever]

quote:

Chaveriem schreef op 02 februari 2005 om 07:43:
Helder verhaal en ik deel je mening.
Het argument dat je 1 bitje op de 100.000 niet zou zien (grompie) deel ik niet, daar, om terug te gaan naar software, één punt komma b.v. of 2 letters (= een ander statement) feitelijk 1 bit is en het verschil is tussen een goed werkend programma en een programma met fouten en dus niet bruikbaar.

Laat ik nou toevallig een programmeur zijn en weten dat software ook wel degelijk kan werken als er ergens een bitje veranderd, het ligt er alleen aan wáár.

In de biologie heb je genen die absoluut nodig zijn om te overleven, genen die hard nodig zijn om te overleven en genen die niet nodig zijn om te overleven en dus kunnen veranderen.

Binnen de genen die absoluut nodig zijn om te overleven heb je weer stukjes die minder gevoelig zijn voor verandering dan anderen. Er blijven dus altijd 'modificeerbare' gedeelten. De evolutie laat echter denken dat de niet-modificeerbare gedeelten óók kunnen veranderen; tja, en daar wringt 'm wat mij betreft de schoen.

[Chaveriem]

quote:

Zwever schreef op 02 februari 2005 om 19:38:
[...]


Laat ik nou toevallig een programmeur zijn en weten dat software ook wel degelijk kan werken als er ergens een bitje veranderd, het ligt er alleen aan wáár.

Me to, overigens ik vind ontwikkelaar een beter woord.......

quote:

In de biologie heb je genen die absoluut nodig zijn om te overleven, genen die hard nodig zijn om te overleven en genen die niet nodig zijn om te overleven en dus kunnen veranderen.

Binnen de genen die absoluut nodig zijn om te overleven heb je weer stukjes die minder gevoelig zijn voor verandering dan anderen. Er blijven dus altijd 'modificeerbare' gedeelten. De evolutie laat echter denken dat de niet-modificeerbare gedeelten óók kunnen veranderen; tja, en daar wringt 'm wat mij betreft de schoen.

Ja en nee. Een afwijking in de 1e helft van de chromosoomparen (pak weg paar 1 t/m 12) levert doorgaans een niet levensvatbaar kind op.
In de andere paren (13 t/m 24) een afwijking als b.v. trisomie 21 en syndroom van Turner.
De evolutie leert dat soorten verbeteren. Ik kan dit geen verbetering noemen, bovendien, wanneer 2 mensen met trisomie een kind krijgen, guess what, het is gewoon gezond, zonder afwijkingen, de 'afwijking' zet dus niet (per definitie) door. DNA kopieert, niet meer en niet minder. Een kopieerapparaat geeft ook nooit betere kopieeën dan het origineel.
Een DNA vermeerdering is dus op grond hier van niet mogelijk, want we praten niet over 1bitje, maar over kilo, danwel megabit veranderingen. Dergelijke verschillen leveren een corrupt bestand (maar dat weet jij ook). Het DNA van een aap is de helft als dat van een mens (bij wijze van spreken)........ dat verschil kopieer je er niet bij (of Iemand moet het er bewust aan plakken....)

[dsWim]

Als ik zo vrij mag zijn, broeders, we naderen de grens van een discussie over de evolutietheorie zelf, en dat is hier niet de bedoeling...

[Suighnap]

quote:

dsWim schreef op 02 februari 2005 om 22:18:
Als ik zo vrij mag zijn, broeders, we naderen de grens van een discussie over de evolutietheorie zelf, en dat is hier niet de bedoeling...

Inderdaad, de evolutietheorie wordt hier wel bijzonder slecht verdedigd .
Tijd voor wat tegengas, niet?

quote:

Nunc schreef op 24 januari 2005 om 18:28:
…
een simpel voorbeeldje
Een klein (ietswat simplistisch) voorbeeldje. Stel dat je een een rij van 10 getallen hebt, en die getallen kunnen '1' of '0' zijn (dus een bit-string, een reeks van bits). We zijn nu op zoek naar de reeks met het meeste aantal '1'-en. (wij weten nu al dat de beste oplossing dus  10 x '1' op een rij zal worden).

fitness
Evolutionair gaat dat als volgt: je hebt allereerst een 'fitness' nodig, een maat waarmee je kan bepalen hoe goed een bepaalde reeks (= oplossing) is. Dat is dus een soort functie, waar je je oplossing in gooit, en je krijgt er een getal uit, wat vertelt hoe goed die oplossing is. Stel dat we de functie "tel de cijfers bij elkaar op" nemen. De reeks 1110000010 heeft dan een fitness van 4, de reeks 1111111101  heeft fitness 9.

start
Stel dat we een aantal willekeurige reeksen 'verzinnen' (bv door met een munt te gooien -> kop = 1, munt = 0, of random op een computer)

bv:
reeks:                 fitness  
A: 1110000010  -> 4    
B: 0000010000  -> 1    
C: 1100110101  -> 5    
D: 1100000000  -> 2    

recombinatie
Dan gaan we nu wat reeksen recombineren met elkaar. We pakken er steeds willekeurig 2, we kiezen een punt waar we ze door midden snijden, en plakken de helften weer aan elkaar, nadat we ze omgewisseld hebben (dit is maar 1 optie, er zijn veel meer manieren te verzinnen):

kies bv.B en C: ---> hak ze door midden  ---> wissel ze om       -------------> plak ze vast
B: 0000010000 ----->  0000010 # 000  ------->  0000010 # 101   ----->   0000010101 (noemen we E)
C: 1100110101 ----->    1100110 # 101 ------->  1100110 # 000   ----->  1100110000 (noemen we F)

de nieuwe generatie
We hebben nu 2 nieuwe reeksen gemaakt. We doen dit nog een paar keer, en voegen alle resultaten toe aan de groep:

oud:
A: 1110000010  -> 4    
B: 0000010000  -> 1    
C: 1100110101  -> 5    
D: 1100000000  -> 2    
nieuw:
E: 0000010101  -> 3, ontstaan uit B en C
F: 1100110000  -> 4, ontstaan uit B en C
G: 1110010101  -> 6, ontstaan uit A en C
H: 0000100010  -> 2, ontstaan uit A en C
...
...

survival of the fittest
En we kiezen daar de beste helft uit, dan hebben we in dit geval: G, C, A en F, en de rest gooien we weg

G:1110010101  -> 6
C: 1100110101  -> 5    
A: 1110000010  -> 4
F: 1100110000  -> 4

onze 'populatie' is nu gemiddeld beter geworden! (6 + 5 + 4 + 4 = 21, en het was eerst: 4 + 1 + 5 + 2 = 12)

mutatie
misschien willen we ook nog wel wat muteren. Dan kiezen we een paar willekeurige plekken, en verwisselen dan de 1 voor een 0 of andersom:

G: 1110010101  ->    1110010101  -> 6
C: 1100110101  ->    1100110101  -> 5
A: 1110000010  ->    1010001010  -> 4
F: 1100110000  ->     1100100000  -> 3

We hadden dat 'muteren' ook op een ander moment kunnen doen, of veel meer muteren, of helemaal niet.

enz.
Als we nu met deze nieuwe groep weer gaan recombineren, knippen en plakken, dan krijgen we weer een nieuwe groep, enz. Omdat de reeksen met meer 1-en beter zijn, blijven ze in de groep zitten. Een combinatie van 2 goede reeksen levert vaak (maar niet altijd) ook weer een goede reeks op. De slechtste oplossingen (nl. met de meeste 0-en) worden iedere keer weggedaan.

Het mag duidelijk zijn dat we zo na een tijdje alleen nog maar 'goede' reeksen over hebben, met heel veel 1-en erin. Met een beetje geduld hebben we na een tijd de beste oplossing (11111111111) wel gevonden.

Zelfs als er bv in het begin alleen maar 0-en zouden zijn, dan zou die mutatie er wel voor zorgen dat er zo nu en dan wat 1-en ontstaan, en zodra die er zijn, dan hebben ze de voorkeur, en komen er steeds meer.

biologie
Wat ik hierboven heb beschreven is in het kort hoe 'evolutie' in computerprogramma's werkt. Je bedenkt een manier op een oplossing op een lastig probleem op te schrijven (bv. gecodeerd als een rijtje 1-en en 0-en, of hoe dan ook) en je verzint wat regels voor 'mutatie' en recombinatie, en (heel belangrijk) je verzint een slimme 'fitness' functie, die de goede oplossingen kan herkennen.

Vervang de getallen hier door genen, en de reeksen worden chromosomen. De 'fitness' functie wordt dan 'hoe goed het dier het in de wereld doet', en je zit op het biologische evolutie-model.

Meestal wordt ook gesuggereerd dat dit alles is wat er gebeurt, en het klinkt allemaal heel plausibel. Er is een 'functie' (bv hoe goed je overleeft) die selecteert op goede eigenschappen. De individueen met goede eigenschappen (genen) overleven, krijgen nakomelingen, die zelf ook weer goede eigenschappen hebben. Sommige nakomelingen zijn beter dan hun voorgangers, en zo wordt alles langzamerhand beter.

Het is helemaal niet gek dat dit werkt, het is slechts wat wiskunde en statistiek bij elkaar!

tegenwerpingen
Waar lopen creationisten (schepping 7 dagen) en intelligent-design (gestuurde of ontworpen evolutie) aanhangers dan zo over te zeuren als ze zeggen dat evolutie niet kan? Iedereen kan hierboven zien dat he principe werkt?

Maar wat zou er gebeuren met bovenstaand vb. als we een heel andere fitnessfunctie hadden gekozen? Wat nu als we hadden gekozen voor 'het vermenigvuldigen van alle getallen'?

In dat geval zouden alle oplossingen waar minstens een 0 in zit, een fitness van 0 hebben (want met 0 vermenigvuldigen levert altijd 0). De oplossing 1111111111 is nog steeds de beste, maar de rest is allemaal even beroerd.

Nu is er geen reden om de ene oplossing te onderscheiden van de andere.. als we beginnen met wat willekeurige oplossingen, kunnen we hooguit per toeval een keer een rij met alleen 1-en vinden, maar mbv een evolutie-proces komen we er niet. De oplossing 1111111101 (fitness 0) heeft heeft namelijk helemaal geen voordeel t.o.v. bv de reeks 1000000000 (fitness 0) en beide hebben dus evenveel kans om 'in leven te blijven'. De populatie blijft de hele tijd een mix van allerlij verschillende reeksen en er zal niet echt iets zinnigs gebeuren.

het kan nog erger - trap functions
Het wordt zelfs nog beroerder als we weer een andere fitness kiezen. Wat als we de volgende functie kiezen:

geen 0 -> fitness 10
1 x 0  -> fitness 0
2 x 0  -> fitness 1
3 x 0  -> fitness 2
...
9 x 0  -> fitness 8
10x 0  -> fitness 9

Dus helemaal geen nullen is perfect, maar ALS je wel nullen hebt, dan is VEEL nullen beter dan weinig nullen! Een dergelijke fitness-functie wordt een 'trap function' genoemd. Als je met evolutionaire algoritmen werkt, is dit de moeilijkste klasse problemen, en er is niet echt een oplossing voor! Het evolutieproces loopt gewoon 'in de val' en er is niks aan te doen.

Als deze fitness functie gebruikt, dan heeft het meestal meer voordeel om er meer nullen bij te krijgen! Als we dus beginnen met een willekeurige verzameling met 1-en en 0-en, en we gaan bovenstaande evolutie toepassen, dan komen we nooit bij 1111111111 (tenzij die al in het begin aanwezig was), maar we gaan juist steeds meer naar de 00000000000 toe!

hoe ziet biologische evolutie eruit?
Als biologische evolutie er uit ziet zoals het eerste voorbeeld (dus "iets dichter bij de beste oplossing, betekent ook een iets betere fitness"), dan is er geen vuiltje aan de lucht.

Als biologische evolutie echter (zelfs al is het maar op enkele plekken) het gedrag van het 2e voorbeeld vertoont (dus een "misleidende" fitness functie die zegt: "oplossing X is het beste, maar oplossingen die dicht bij die beste oplossing liggen, zijn juist heel slecht") dan is er wel degelijk een probleem voor de evolutie-theorie!

Ik denk dat het tweede het geval is. Bepaalde systemen in ons lichaam zijn zo complex en zo foutgevoelig, dat een kleine afwijking dodelijk is. Als er een van de vele genen kapot is, die te maken heeft met het maken van rode bloedlichamen, dan zouden we geen zuurstof kunnen vervoeren. Een mutatie is dodelijk. Een individu met zo'n mutatie haalt het niet tot z'n eigen geboorte!

foutgevoelig
Als er 1 fout zit in het maken van bepaalde enzymen om DNA te knippen en plakken, dan zou de hele reproductie van DNA in de soep lopen (http://www.creationevolution.net/peering_into_darwin.htm). DNA is essentieel voor de voortplanting! Het valt te vergelijken met het willekeurig verwisselen van wat bits en bytes in een groot computerprogramma (bv Microsoft Word) en dan verwachten dat alles nog perfect werkt. Als je iets van weinig belang hebt 'gesloopt' is er niks aan de hand, maar als je iets in de kernfuncties van het programma hebt veranderd, zal het niet eens meer opstarten (sommige computervirussen kunnen zoiets bv doen).

Nog nooit ben ik een evolutionist tegengekomen, die kon uitleggen hoe zo'n complex systeem (bv DNA-replicatie) ineens kon ontstaan uit al z'n losse delen. Er word heel vaak op gewezen dat systemen langzamer complexer worden, doordat ieder stapje dat het systeem ingewikkelder maakt, ook een verbetering in de prestaties behelst (zoals mn eerste voorbeeld). Maar dat mechanisme werkt gewoon niet in alle gevallen, omdat niet altijd geldt: "dichterbij de beste oplossing is altijd beter"!

Sommige systemen, bv DNA, in de biologie zijn niet gradueel te ontwikkelen vanuit simpelere systemen. Ze moeten er eerst niet geweest zijn, en daarna wel. Ze zijn of ontworpen, of spontaan ontstaan. Maar de kans dat zoiets complex spontaan ontstaat, is m.i. gewoonweg te klein om rekening mee te houden.

Het aandragen van allerlei voorbeelden waarbij evolutie wel werkt, heeft bewijskracht, als er ook voorbeelden te vinden zijn waar evolutie gewoonweg niet mogelijk is.

quote:

Zwever schreef op 24 januari 2005 om 19:08:
Nunc: die 'traps' zijn wel een aardig voorbeeld! Bedenk ook dat de 'fitness' functie van de natuur uitgedrukt in jouw voorbeeld iha is:
10x1=10
9x1 = 1
al het andere = 0

En eigenlijk klopt het beter als je een string hebt van pak-m-beet 100.000 bits, met een fitness die begint te werken bij 99500 1-en. Minder 1-en betekent dat alles 0 oplevert. No way dat je dan iets vindt...

('MarX'=>) Bovenstaande betreft 'Onherleidbare Complexiteit': als je een element verwijdert uit het systeem, zal het ophouden te functioneren. Daarom zou het systeem dan niet door een evolutionair proces ontstaan kunnen zijn. Dit argument is echter twijfelachtig.
(Onderstaand een voorbeeld hoe een onherleidbaar complex systeem door een graduele ontwikkeling is ontstaan.
http://udel.edu/~mcdonald/mousetrap.html
Voornaamste notie is dat een systeem zich na de toevoeging van een component steeds aanpast, en door de optimalisatie onherleidbaar complex wordt. Als je in de laatste muizenval een elementweghaalt, werkt het hele systeem niet meer. Maar zoals je ziet bestaan er wel systemen die opgebouwd zijn uit dezelfde, maar minder onderdelen).
Biologische evolutie is feitelijk niet in kaart te brengen via bit-strings, want in wezen gebeurt het volgende binnen een een complex van samenwerkende genen:
100000 ^{(Veronderstelt een geoptimaliseerd systeem, dat geen onderdeel kan missen en dus 'onherleidbaar complex' is).}
100001 ^{(Vanwege toevoeging ontstaat een systeem dat beter werkt dan het vorige. Het toegevoegde element is op dat moment nog misbaar. Dit systeem zal echter wel geoptimaliseerd worden. Een optimale samenwerking tussen de componenten van het vernieuwde complex wordt bereikt doordat de genen in een door selectie bepaalde richting veranderen:)}
200002 (^{Door optimalisatie is het systeem veranderd in een nieuw onherleidbaar complex systeem).}
200022 (^{Door een nieuwe toevoeging ontstaat een systeem dat nog beter werkt dan het vorige. Het toegevoegde onderdeel kan op dat moment wederom nog goed gemist worden. Ook dit systeem zal geoptimaliseerd worden).}
300033 ^{(Door optimalisatie is het systeem veranderd in een nieuw onherleidbaar complex systeem).}
( Enzovoort)

[Chaveriem]

quote:

Suighnap schreef op 08 februari 2005 om 12:25:
[...]
http://udel.edu/~mcdonald/mousetrap.html
Voornaamste notie is dat een systeem zich na de toevoeging van een component steeds aanpast, en door de optimalisatie onherleidbaar complex wordt. Als je in de laatste muizenval een elementweghaalt, werkt het hele systeem niet meer. Maar zoals je ziet bestaan er wel systemen die opgebouwd zijn uit dezelfde, maar minder onderdelen).
Biologische evolutie is feitelijk niet in kaart te brengen via bit-strings, want in wezen gebeurt het volgende binnen een een complex van samenwerkende genen:
100000 ^{(Veronderstelt een geoptimaliseerd systeem, dat geen onderdeel kan missen en dus 'onherleidbaar complex' is).}
100001 ^{(Vanwege toevoeging ontstaat een systeem dat beter werkt dan het vorige. Het toegevoegde element is op dat moment nog misbaar. Dit systeem zal echter wel geoptimaliseerd worden. Een optimale samenwerking tussen de componenten van het vernieuwde complex wordt bereikt doordat de genen in een door selectie bepaalde richting veranderen:)}
200002 (^{Door optimalisatie is het systeem veranderd in een nieuw onherleidbaar complex systeem).}
200022 (^{Door een nieuwe toevoeging ontstaat een systeem dat nog beter werkt dan het vorige. Het toegevoegde onderdeel kan op dat moment wederom nog goed gemist worden. Ook dit systeem zal geoptimaliseerd worden).}
300033 ^{(Door optimalisatie is het systeem veranderd in een nieuw onherleidbaar complex systeem).}
( Enzovoort)

Alleen gaat dit in tegen de wet op de klynische genetica, daar DNA zichzelf kopieert, niet meer niet minder. DNA kan zelf geen mutatie's aan brengen.
Het tweede is dat kopieren altijd verlies (degeneratie) oplever en geen kwaliteitsverbetering.
De oplossing op deze 2 punten zijn binnen de evolutie-theorie niet te vinden, of iemand heeft er een hand in.......

[Roodkapje]

Volgens de evolutietheorie kan een degeneratie weer voor een natuurlijk voordeel zorgen bij een veranderde omgeving, waardoor de individuen die drager zijn van dat voordeel door natuurlijke selectie in de meerderheid geraken.
Dus iets wat op het eerste gezicht degeneratie lijkt, kan voordelig zijn, en dus wel degelijk evolutie bewerkstelligen.

Van de meeste mutaties heb je namelijk helemaal geen last. Het is zelfs zo dat je huidige DNA enorm gemuteerd is sinds de eerste paar kopietjes ervan bij de bevruchting. Dus daar heb je voor theorievorming niet per se een externe 'macht' voor nodig.

[Suighnap]

quote:

Chaveriem schreef op 08 februari 2005 om 14:43:
Alleen gaat dit in tegen de wet op de klynische genetica, daar DNA zichzelf kopieert, niet meer niet minder. DNA kan zelf geen mutatie's aan brengen.
Het tweede is dat kopieren altijd verlies (degeneratie) oplever en geen kwaliteitsverbetering.
De oplossing op deze 2 punten zijn binnen de evolutie-theorie niet te vinden, of iemand heeft er een hand in.......

Hoezo? Je hecht nogal waarde aan (Peter Scheele's?) argument dat door (chromosomale) mutaties geen nieuwe genen kunnen ontstaan.
Er zijn twee belangrijke manieren waarop mutaties kunnen ontstaan. Sommige mutaties zijn spontane fouten in de DNA-replicatie, die de proofreading-functie weten te ontwijken van de DNA-polymerases die nieuwe polynucleotides synthetiseren (bij voorbaat excuses voor 't jargon. De meerderheid zal het meeste wel begrijpen. Het is echter eveneens vrij eenvoudig de betekenis op te zoeken, zoals ikzelf helaas heb moeten doen). Deze mutaties worden ook wel mismatches genoemd, omdat de nieuw ingebouwde nucleotide niet kan binden aan de nucleotide in de oorspronkelijke DNA-streng. Het proofreading-proces is eigenlijk geen actief controle-mechanisme, maar werkt doordat de polymerase- en exonucleasefuncties van het replicerende enzym met elkaar concurreren. Als er een goede base-paring ontstaat, wint de polymerase deze concurrentie normaal gesproken, en als deze niet ontstaat wint de exonuclease. Maar omdat er ook een (kleine) kans is dat de polymerase het van de exonuclease wint als er geen goede base-paring is, ontstaan er dus af en toe fouten in de replicatie van het DNA. Niet alle fouten in de DNA-synthese kunnen echter op het conto van de polymerases worden geschreven. Soms kan er een fout ontstaan, terwijl het enzym wel de correcte nucleotide heeft gepolymeriseerd. Dit komt doordat elke nucleotidebase kan voorkomen als twee verschillende tautomeren, structurele isomeren die in een dynamisch evenwicht verkeren. Het evenwicht tussen deze tautomeren ligt sterk aan de kant van het tautomeer dat met de “juiste” nucleotide bindt, maar als de nucleotide zich op het moment van replicatie toevallig in de vorm van het andere tautomeer bevindt zal hij met een “onjuiste” nucleotide binden, waardoor er een verandering in de DNA-sequentie ontstaat. Ook deze mutaties zijn mismatches, omdat het zeldzame tautomeer nadat het ingebouwd is weer snel zal terugveranderen in zijn normale vorm, waardoor er geen base-paring meer tussen de twee nucleotides optreedt.
De tweede manier waarop mutaties kunnen ontstaan is als mutagenen reageren met het DNA, waardoor een nucleotide een structuurverandering ondergaat die invloed heeft op zijn mogelijkheid tot base-paring. Hierdoor zal er soms een andere base-paring ontstaan dan die er normaal gesproken ontstaat, wat zorgt voor een mutatie, in dit geval zonder mismatch. Een andere manier waarop mutagenen kunnen werken is als deze analoog zijn aan nucleotidebasen die in het DNA gesynthetiseerd worden, waardoor ze verkeerd herkend worden en ten onrechte in het DNA ingebouwd worden. Tenslotte zijn er ook nog mutagenen die indirect werken, doordat ze een cel stoffen laten synthetiseren die een direct mutageen effect hebben, zoals die hierboven vermeld staan.

De hier genoemde manieren waarop mutaties tot stand komen leiden over het algemeen tot puntmutaties, mutaties die veranderingen aanbrengen in slechts één of enkele baseparen. Puntmutaties op een enkel basepaar kunnen verschillende effecten hebben. Bij silent mutaties heeft de mutatie geen enkel effect op de DNA-transcriptie, omdat het triplet met de veranderde nucleotide nog steeds codeert voor hetzelfde aminozuur. Vaal codeert het nieuw gemuteerde triplet echter voor een ander aminozuur dan het oorspronkelijke. Soms, bij een synonymous mutatie, heeft dit weinig effect op de structuur van het eiwit, omdat er een aminozuur wordt ingebouwd dat veel overeenkomsten vertoond met het oorspronkelijke. Als er een zogenaamde missense mutatie optreedt heeft het nieuwe aminozuur een andere structuur dan het oorspronkelijke. Een speciaal geval tenslotte is de nonsense mutatie, die ervoor zorgt dat het nieuwe triplet codeert voor een stopcodon, waardoor de aanmaak van het eiwit vroegtijdig wordt afgebroken.

Tot nu toe hebben we het alleen nog maar over nucleotide-substituties gehad. Er komen echter ook nucleotide-inserties en -deleties voor. Deze mutaties zorgen ervoor dat nucleotides worden toegevoegd of verwijderd uit het DNA. Als dit niet in een veelvoud van drie nucleotides gebeurt verandert hierdoor het leesframe van de transcriptie, waardoor de invulling van alle daarop volgende tripletten anders verloopt. Dit heet een frameshift-mutatie, en heeft meestal tot gevolg dat in het nieuwe leesframe al snel een stopcodon opduikt dat de transcriptie afbreekt, waardoor een korter eiwit ontstaat.

Geen van de genoemde mutaties is echter in staat om op zichzelf grote genetische vernieuwing te creeëren. Dit komt ten eerste omdat door het overgrote deel van deze veranderingen, indien deze een significant effect hebben, eiwitten ontstaan die niet functioneel zijn en hierdoor weggeselecteerd zullen worden door natuurlijke selectie. De functie van het bestaande eiwit is dus in het biochemische systeem zo hard nodig dat veranderingen hierin vrijwel altijd een fitness-nadeel opleveren. Er is dus een functional constraint aan deze mutaties, waardoor grote veranderingen meestal geen succes hebben. Er bestaan naast deze mutaties op nucleotide-niveau echter ook mutaties op gen- en chromomaal niveau. Deze mutaties bieden waarschijnlijk de belangrijkste oplossing om daadwerkelijke genetische vernieuwing tot stand te brengen. Voorbeelden hiervan zijn duplicaties en exon-shuffling.

Duplicaties kunnen voorkomen op zowel kleine als grote schaal. Een belangrijke manier waarop de functional constraint van genen opgeheven kan worden is genduplicatie, waardoor er twee kopieën van hetzelfde gen ontstaan. Een van de twee kopieën heeft nu een grotere vrijheid om te muteren, omdat de andere kopie de oorspronkelijke functie nog dekt. Binnen dit gekopieerde gen kunnen nu door middel van puntmutaties veranderingen optreden, die kunnen leiden tot verandering in de functie van het gen. Als gevolg van de tweede wet van de thermodynamica is het echter vrijwel onmogelijk dat dit gen eerst non-functioneel wordt alvorens een nieuwe functie aan te nemen. De entropie van een non-functioneel gen zal namelijk altijd toenemen, omdat de kracht die de toename in entropie van het gen tegenwerkt, natuurlijke selectie, geen invloed meer uitoefent op het gen. Hierdoor wordt het non-functionele gen onbruikbaar voor de creatieve kracht van mutatie. Een gekopieerd gen zal dus, wil het tot genetische vernieuwing leiden, functioneel moeten blijven. Dit leidt alsnog tot een functional constraint dat, hoewel deze nu minder sterk is, de mogelijkheden tot genetische vernieuwing zal beperken, omdat het aantal zinvolle mutaties vanzelfsprekend laag is. Dit komt namelijk omdat eiwitten een hoge specificiteit en complexiteit hebben, die ervoor zorgt dat nucleotide-substituties de werking van het eiwit normaal gesproken zullen verslechteren, omdat het minder specifiek wordt. Toewerken naar een andere specificiteit wordt vrijwel altijd onmogelijk gemaakt, doordat het eiwit daarvoor eerst non-functioneel zou moeten worden ergens op de evolutionaire route hier naartoe, hetzij de substraten erg op elkaar lijken en er dus maar weinig veranderingen in de aminozuursequentie nodig zijn. Er is dus meer dan genduplicatie nodig om daadwerkelijke genetische vernieuwing te creeëren.

Een oplossing voor dit probleem is wederom duplicatie, maar nu op een lager niveau. Als bepaalde domeinen van genen worden gedupliceerd in plaats van het totale gen, zal er een nieuw functioneel domein ontstaan dat dus gecombineerd kan worden met de oorspronkelijke domeinen en hierdoor tot een nieuwe functie kan leiden. Ook kunnen domeinen van eiwitten “geshuffled” worden, waardoor ze als het ware opnieuw gesorteerd worden binnen het eiwit, waardoor het eiwit nieuwe functies kan adopteren. Door de adoptie van nieuwe functies van het eiwit wordt de functional constraint van de aminozuursequenties sterk verlaagd, en wordt de natuurlijke selectie in het eiwit gericht op de nieuwe functie, waardoor de domeinen van het eiwit in staat zullen zijn om sneller te veranderen. Doordat aangepaste domeinen weer opnieuw gedupliceerd en geshuffled kunnen worden, en hierna door puntmutaties weer verfijnd kunnen worden voor hun nieuwe functies, kan het gen, dat oorspronkelijk een kopie was van een ander gen, steeds verder differentiëren, waardoor er nu wel daadwerkelijke genetische vernieuwing kan ontstaan. (<='MarX')
Eind goed, al goed.  

[Roodkapje]

Even een reminder van de TS:

quote:

dsWim schreef op 02 februari 2005 om 22:18:
Als ik zo vrij mag zijn, broeders, we naderen de grens van een discussie over de evolutietheorie zelf, en dat is hier niet de bedoeling...

Het gaat dus over wat er van evolutietheorieën 'werkt'. Het tegen elkaar uitspelen van evolutie vs. schepping valt dus buiten het bereik van dit draadje.
Wie daarover wil discussiëren kan daarover in Levensbeschouwing een nieuw draadje openen.

[Nunc]

quote:

Suighnap
Een oplossing voor dit probleem is wederom duplicatie, maar nu op een lager niveau. Als bepaalde domeinen van genen worden gedupliceerd in plaats van het totale gen, zal er een nieuw functioneel domein ontstaan dat dus gecombineerd kan worden met de oorspronkelijke domeinen en hierdoor tot een nieuwe functie kan leiden. Ook kunnen domeinen van eiwitten “geshuffled” worden, waardoor ze als het ware opnieuw gesorteerd worden binnen het eiwit, waardoor het eiwit nieuwe functies kan adopteren. Door de adoptie van nieuwe functies van het eiwit wordt de functional constraint van de aminozuursequenties sterk verlaagd, en wordt de natuurlijke selectie in het eiwit gericht op de nieuwe functie, waardoor de domeinen van het eiwit in staat zullen zijn om sneller te veranderen. Doordat aangepaste domeinen weer opnieuw gedupliceerd en geshuffled kunnen worden, en hierna door puntmutaties weer verfijnd kunnen worden voor hun nieuwe functies, kan het gen, dat oorspronkelijk een kopie was van een ander gen, steeds verder differentiëren, waardoor er nu wel daadwerkelijke genetische vernieuwing kan ontstaan. (<='MarX')
Eind goed, al goed.

Suighnap, kun je mij het (door mij) vet gemaakte gedeelte nader uitleggen? Genen zijn toch juist de kleinste functionele eenheden, omdat 1 gen codeert voor een eiwit! Of bedoel je met 'functioneel' het coderen voor een aminozuur wat door 1 codon (zo heet dat toch in het nederlands?) gedaan wordt.

Maar een los aminozuur coderen is niet zo bijzonder, aangezien alle combinaties van 3 baseparen (op de stop-codons na) een van de 20 aminozuren coderen. Elke combinatie van 3 baseparen produceert grondstoffen, maar de boel is toch echt pas functioneel als je een hele reeks aaneengesloten baseparen (gen) hebt, van start tot stopcodon, die samen een zinvol eiwit (bestaande uit vaak honderden aminozuren) coderen.

Ik zie dus in het geheel niet in, hoe een stukje van een functioneel gen, de functional constraints ineens drastisch verlaagt.

[Suighnap]

Bedoeld word, dat een eiwit, waarvoor een gen codeert, uit een aantal geintegreerde onderdelen bestaat, die allen een aparte chemische functie hebben. De combinatie van de chemische functies van de eiwit-onderdelen (domeinen) vormen samen met de vorm en vouwing van het eiwit de functie. Als dan een onderdeel van een eiwit, dat bijvoorbeeld aan een bepaalde chemische functie heeft, gedupliceerd wordt, heeft het nieuwe eiwit twee domeinen waarmee het die chemische functie kan uitoefenen. Dit leidt tot nieuwe combinaties, nieuwe vouwingen, en nieuwe functies van het gehele eiwit, waardoor weer nieuwe aanpassingen van de andere domeinen op de nieuwe functie mogelijk wordt. (=>'MarX')

[Nunc]

dank