Vad förmår mutationer att åstadkomma egentligen?

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22positive%20selection%22%5Bti%5D Det är inte svårt att hitta.

Har du hört talas om E. coli Long-Term Evolution Experiment? Den mest slående mutationen där är att en av 12 kolonier började använda citronsyra som kolkälla. Det tog >30000 generationer för den att kunna det. Här är en länk till en artikel om det: http://www.pnas.org/content/105/23/7899.abstract

Men här är det forskarna på Uppsala Universitet och Karolinska institutet som säger detta.

Vilka säger att mutationer i könscellerna är oftast neutrala och utan betydelse?
(Det är ju dessa mutationer som kan betyda något för evolutionen vid sexuell fortplantning.)
För bakterierna visade studien att väldigt få mutationer var neutrala.

stebe2

Sammanfatta kort om det går de du tänkte på.

Vilka av dessa exempel är mutationer som är tydligt positiva och konstruktiva utan negativa effekter?

stebe2

Det naturliga urvalet har inte tålamod att vänta på eventuella framtida positiva effekter. Det naturliga urvalet är skoningslöst och bryr sig inte om vilken potential som finns i en viss mutation. Det måste i varje litet steg finnas ett ökat överlevnadsvärde.

Jag vet inte hur du läser. Men det står tydligt att väldigt få mutationer var neutrala. Så gott som alla hade en negativ effekt. Det förvånande var ju att även de mutationer som skedde i de delar som inte kodar för proteiner också hade negativ effekt och t om med lika negativ effekt.

1. Bakterierna kompenserade skadorna genom att överproducera mekanismer som hjälper proteiner att vecka sig. Proteiner som förlorat sin rätta laddning och därför fått problem att vecka sig på rätt sätt för att fungera bra. Genom denna överproduktion verkar proteinerna få extra hjälp att klara ut den akuta situationen.

2. Resultatet av denna studie visade att nästan alla muationer hade en svag negativ effekt.


Att spekulera i eventuella framtida positiva effekter kan man ju fantisera om. Men då är det inte vetenskap.

Man kan se effekterna efter tusentals och tiotusentals kanske snart hundratusentals generationer. Bananflugan har man studerat sedan början på 1900-talet och bakterier har mycket kort generationstid. Så det är fullt möjligt att studera effekterna av mutationer i realtid.
Det är just detta man har gjort i ovan nämnda exempel.

stebe2

Laktosintolerans beror ju på en skada i produktionen för enzymet laktas.

Laktostoleranta har det oskadade genen för laktas som hjälper oss att bryta ner laktos även i vuxen ålder.

Förklara hur du tänker?

stebe2

Går det att utesluta att denna förmåga inte funnits tidigare och funnits slumrande hos bakterien?

Kanske aktiverad av epigenetiska orsaker?

Eller vad var enzymets tidigare uppgift innan det började bryta ner citronsyra?

Hur har denna ursprungliga funktion klarat sig?

Hur skulle denna "mutant" klara sig i ett naturligt naturligt urval, i verkligheten, utanför labbet?

Men exemplet är intressant och skall studeras närmare. Tack.

stebe2

Läste snett. Erkännes villigt. En annan grej är att om en mutation är svagt negativ så kan den ändå fastna i genpoolen pga genetisk drift. Det här med felveckade proteiner har jag hört en siffra på i vanliga fall. Har för mig att ~50% av alla protein som bildas måste vikas rätt eller är oreparerbara. Var ett tag sen jag hörde den föreläsningen så kommer inte ihåg exakt. Eftersom mutationer kan ta så lång tid att bli något nytt innan man helt kan säga om den är negativ/positiv långsiktigt tycker jag att man är lite korkad om man helt utesluter det långa perspektivet.

"Examination of samples of the population frozen at earlier time points led to the discovery that a citrate-using variant had evolved in the population at some point between generations 31,000 and 31,500./.../Such re-evolution of citrate utilization was never observed in clones isolated from before generation 20,000. Even in those clones that were able to re-evolve citrate utilization, the function showed a rate of occurrence on the order of once per trillion cells. The authors interpret these results as indicating that the evolution of citrate utilization in this one population depended on an earlier, perhaps non-adaptive "potentiating" mutation that had the effect of increasing the rate of mutation to citrate utilization to an accessible level." (tagit från wiki.)
Du skriver:
"Hur skulle denna "mutant" klara sig i ett naturligt naturligt urval, i verkligheten, utanför labbet?"
I labbet är det ett naturligt naturligt urval. Den mutationen hade aldrig slagit igenom i en miljö utan citronsyra som ger dom som kan metabolisera den en fördel. Precis som att Flavobacterium, Sp. K172 har utvecklats efter 1935 eftersom: "the three enzymes the bacteria were using to digest the byproducts (av nylontillverkning) were significantly different from any other enzymes produced by other Flavobacterium strains (or any other bacteria for that matter), and not effective on any material other than the manmade nylon byproducts."

Naturligt urval sker alltid där levande organismer existerar. Oavsett om det är på en petri disk eller i en skog.

Vid genetisk drift handlar det inte om naturligt urval utan om ren slump att åka snålskjuts på nåt annat som blir selekterat.

"Har för mig att ~50% av alla protein som bildas måste vikas rätt eller är oreparerbara." Förklara vad du menar.

Det "långa perspektivet" är alldeles för slumpmässigt och osannolikt för min del. Plockar man bort det naturliga urvalet som selekterar på små förbättringar av egenskaper blir det bara slumpen kvar.

Hos det naturliga urvalet finns inget långt perspektiv. För det naturliga urvalet existerar bara nuet. Förväxla inte det naturliga urvalet med avel och växtförädling som det felaktigt görs i vissa läromedel.

Det var ju detta Darwin föreslog som falsifiering för sin teori. Att om man inte kunde förklara ett ökat överlevnadsvärde för varje litet steg så skulle detta falsifiera teorin. Det blir svårt att bara hoppa över detta.


Förstår jag rätt att det handlar om att de åter-utvecklar en förmåga att bryta ned citronsyra?

"Nylonbakterierna" har jag studerat ganska bra. Förmågan att bryta ner rest-produkten från nylontillverkningen har de fått på bekostnad av de funktioner som de enzymerna hade tidigare. Bakterien har blivit mycket svag och sjuk och har mycket svårt att överleva i en naturlig miljö. I denna extrema nylonmiljö överlever den dock med stora svårigheter.
Jag tror också i detta fall att proteinerna förlorat sin tidigare veckning och form och klarar därför inte längre att fästa till de ursprungliga ämnena eller platserna.

Det är lite som sickelcell-anemi.

Den extrema och skyddade miljön i labbet är ingen naturlig miljö. Det är en miljö med konstgjort naturligt urval.

Det är fortfarande bara en bakterie som käkar en ny maträtt....Fortfarande ett enzym som sönderdelar käk.....

I evolutionshistorien måste vi tänka oss att helt nya proteiner hela tiden genom årmiljarderna skall ha uppkommit med helt nya strukturer med helt nya uppgifter på helt nya positioner i cellen. Och övergångarna till de nya funktionerna och positionerna måste ha skett i små små små små steg.
I flercelliga organismer skall också nya sorters celler med helt nya funktioner ha uppkommit i små små steg. Ett samspel och reglering mellan alla dessa nya celler skall också ha muterats fram i små små steg och sedan selekterats av det naturliga urvalet för varje litet steg.

stebe2

1. Varför just i könsceller? En kvinna har ett par hundratusen könsceller, men miljarder hudceller.

2. Din undersökning genomförde mutationer på bakteriers gener. Men den absolut största majoriteten av alla mutationer sker i skräp-DNA:t och intronerna (sistnämnda ej hos prokaryoter då de inte har introner). Effekterna från dessa mutationer, är vanligtvis neutrala eftersom de inte är kodade att syntetisera ett protein eller annan cellfunktion.

Bakterier har ju inte heller till exempel introner. Så det är svårt att applicera en bakterieundersökning på människor. Ännu svårare om undersökningen specifikt angriper gener.


Rätta mig om jag har fel.

EDIT: lade till text.

Ursäkta jag såg nu att du åsyftade evolution i första stycket. Det var ju tydligt, förlåt.

Du ska dock inte underskatta "vanliga" mutationers evolutionära betydelse. De flesta arter på jorden har till exempel inte könlig förökning.

Du rättade dig så bra själv.


1.
Om mutationer sker i redan specialiserade celler som kanske snart skall bytas ut har mutationerna kanske inte så stor negativ effekt eller kanske t o m är betydelselösa.
Jag hoppas du hängde med i resonemanget kring avkodningen som kan starta på olika positioner och läsas både framlänges och baklänges. Samma position i DNA strängen kan läsas av på flera olika sätt och koda för flera olika gener. I en cell kodar positionen kanske för en eller flera gener och in en annan sorts cell avläses positionen på ett annat sätt och kodar för ett annat protein eller funktion.
Just därför är det så mycket allvarligare och problematiskt när mutationerna sker i köncellerna eller i stamceller. Då sprids genetiska skadan till alla olika sorters celler och risken är stor att den muterade positionen i någon avkodning blir förödande och orsakar sjukdom, handikapp eller t o m död.

Det är också bara dessa mutationer som kan ha haft någon betydelse i evolutionshistorien för eukayoter.

Jag läser då och då i evolutionssammanhang att mutationer för det mesta skulle vara neutrala. Som evolutionsbiolog borde man då syfta på de mutationer som har betydelse för evolutionen.
Jag skulle vilja veta vilka forskare och vilka rapporter som menar att dessa mutationer i köncellerna oftast skulle vara neutrala och betydelselösa?

När jag läser vad medicinare och läkare kommer fram till i sin forskning är det helt tydligt att mutationer för det mesta är negativa. Och för en medicinare och läkare är ju ändå alla mutationer i alla celler intressanta för forskning inte bara de mutationer som sker i könscellerna.

Vad beror det på att man verkar komma fram till så tydligt olika slutsatser inom evolutionbiologin jämfört med biomedicin?

2.
Näpp. Studien visade just att även mutationer i de delar av DNAt som inte kodar för några protein också påverkade bakterien negativt. Det som förvånade forskarna var att dessa mutationer i de icke kodande delarna hade LIKA stor negativ effekt som mutationerna i protein-gener. Och man drog slutsatser att dessa delar spelar också en viktig funktion i styrning och reglering på olika sätt som vi ännu inte förstår riktigt.
Det så kallade skräp-DNAt håller på att bli mindre och mindre.

Jag har också tidigare sett möjligheten för prokaryoter att ha större chans att dra nytta av mutationer och lätt sprida de positiva vidare genom celldelning och genom att sprida DNA direkt till "kompisar" runt omkring. Nu visar denna studien att så gott som alla mutationer har en mätbar negativ effekt på tillväxten i en population oavsett om mutationer sker i de kodade eller i de okodade delarna. Väldigt få mutationer var neutrala och betydelselösa. Inga kommentarer fanns tyvärr om att några mutationer skulle ha ökat tillväxthastigheten........??!!

stebe2