Is het DNA-polymerase geëvolueerd om bewust fouten te maken om zo genetische variatie te creëren?

Dieter, 23 jaar
26 februari 2015

Evolutie is noodzakelijk voor een soort om te kunnen overleven op lange termijn. Omdat genetische variatie een noodzakelijke voorwaarde voor evolutie is, is een DNA polymerase dat perfect werkt geen "goed" polymerase?
Maar kan een DNA polymerase dat fouten maakt niet nadelig zijn voor het voortbestaan van de soort (mutaties creëren die ernstige ziekten veroorzaken)?

Antwoord

Beste Dieter,

 

Dat is een zeer interessante vraag. In hoofdzaak hebben mutaties negatieve effecten: ze verhogen de kans op kankers, verminderde voortplanting en allerlei andere aandoeningen. Maar aan de andere kant is er een kleine kans dat mutaties variatie in het genetisch materiaal brengen die op lange termijn zorgt dat soorten beter aangepast zijn aan een veranderende omgeving. Alle evolutionaire veranderingen zijn terug te leiden tot mutaties, dus het is in het belang van een soort om de mutatiesnelheid weliswaar zeer laag te houden, maar niet gelijk aan nul. 

Het zou biochemisch gezien zeer moeilijk zijn om een perfect werkend DNA polymerase te krijgen: op korte tijd moet het enzym tienduizenden basenparen (A-T of G-C) kopiëren en omdat er ook een lichte fysicochemische aantrekking bestaat tussen basen van het 'verkeerde' basenpaar is het onvermijdelijk dat er fouten gebeuren tijdens het kopëren. Het menselijk lichaam bijvoorbeeld, bevat miljarden cellen, waarbij het DNA van elke cel miljarden basenparen bevat. Om de mutatiesnelheid precies goed te krijgen - zeer laag maar niet gelijk aan nul - moeten er mechanismen zijn om het aantal mutaties (dat zonder correctie veel te hoog zou zijn) naar beneden te halen. Bijvoorbeeld, fouten tijdens het kopëren kunnen worden hersteld, de genetische code is zodanig opgesteld dat een verandering van één basenpaar niet noodzakelijke tot productie van een ander eiwit leidt, gemuteerde genen kunnen worden geïnactiveerd, de volledige cel kan worden vernietigd, en zo voort.

Als een mutatie toch door de mazen van het net glipt en niet gecorrigeerd wordt, heeft dit niet noodzakelijk negatieve gevolgen. Planten, dieren en veel eencelligen hebben meerdere kopieën van hetzelfde gen per cel, wat toelaat dat er op de achtergrond mutaties in het genetisch materiaal terechtkomen zonder dat dit voor een slechtere overleving zorgt. Sexuele voortplanting is ontstaan om optimaal de positieve aspecten van mutaties te benutten, door steeds nieuwe combinaties te maken van verschillende versies van genen.

Kortom: het aantal mutaties tijdens het kopiëren van DNA wordt door allerlei mechanismen naar beneden gehaald. Bewust 'fouten maken' is dus niet echt aan de orde. Een aantal interessante studies heeft echter iets interessant aangetoond bij bacteriën - die zich niet sexueel voortplanten. Onder bepaalde omstandigheden - bijvoorbeeld veranderende omgevingscondities of stress - wordt waargenomen dat de mutatiesnelheid van sommige bacteriën omhoog gaat. Het is niet helemaal duidelijk of het een onvermijdelijk gevolg is van de stress die door de omgeving wordt opgelegd of een gevolg is van een achterliggend evolutionair mechanisme, maar het weerspiegelt mooi het evolutionaire voordeel van mutaties: Bij stabiele omgevingscondities hebben mutaties hoofdzakelijk negatieve gevolgen; bij veranderende omgevingscondities kan een hogere mutatiesnelheid op termijn voor een betere aanpassing zorgen!

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen