Pomalá, bolestivá smrt odpadní DNA

Robert W. Carter

(Z creation.com přeložil Pavel Akrman – 07/2022. Translation granted by Creation.com – přeloženo s povolením od Creation.com.

Takzvaná „odpadní DNA“ zažívá těžké časy. Její dřívější postavení coby plakátové dítě evoluční teorie bylo v posledních několika letech stále častěji zpochybněno. Funkčnost tzv. odpadní DNA byla uváděna i na jiných místech těchto webových stránek¹ a také v časopise Journal of Creation.² V obsáhlé debatě na téma stvoření-evoluce, The Great Dothan Creation Evolution Debate,³ se hlavní a neustále se opakující argument mého oponenta opíral právě o odpadní DNA. Upozornil jsem ho, že jde o argumentum ex silentio (tvrzení bez vysvětlení), že „funkce je určována podle vzhledu“, což je podobné starému argumentu o zakrnělých orgánech (a ten lze snadno vyvrátit, jakmile jsou nalezeny jejich funkce). Nicméně netrvalo dlouho a nová studie odsunula pojem „odpadní DNA“ na smetiště zavržených evolučních spekulací. Faulkner a kol. (2009)⁴ rozmetali odpadní DNA zjištěním, že retrotranspozony (tj. údajné pozůstatky starověkých virů, které se vložily do genomů lidí a jiných druhů) jsou nakonec přece jen vysoce funkční.

Pozadí

Na základě práce J.B.S. Haldana (Haldane, 1957)⁵ a dalších, kteří ukázali neschopnost přírodního výběru vybrat během údajné lidské evoluce miliony nových mutací, rozvinul Kimura (1968)⁶ myšlenku tzv. „neutrální evoluce“. Pokud bylo „Haldanovo dilema“⁷ správné, pak většina DNA musí být nefunkční. Mohla by tedy v průběhu času volně mutovat, bez nutnosti jakéhokoliv zásahu přírodního výběru. Takto by přírodní výběr mohl působit pouze na důležité části, a neutrální evoluce by náhodně působila na zbytek. A protože přírodní výběr nebude působit na neutrální vlastnosti, které nemají vliv na přežití nebo reprodukci, může neutrální evoluce probíhat prostřednictvím náhodných změn bez jakýchkoli vlastních „nákladů na výběr“.⁸ Termín „odpadní (junk) DNA“ pochází od genetika Susumu Ohno (1972),⁹ který svou myšlenku založil přímo na představě neutrální evoluce. Podle Ohna a dalších vědců oné doby znamenaly ty obrovské prostory mezi geny kódujícími protein jen neužitečnou DNA, jejíž jedinou funkcí bylo oddělovat geny podél chromozomu. Na tomto vidíme, jak vůbec vznikla myšlenka odpadní DNA: Je to nezbytná matematická extrapolace. Byla vynalezena proto, aby vyřešila teoretické evoluční dilema. Bez ní evoluce naráží na nepřekonatelné matematické potíže.

Zopakujme si to hlavní: Odpadní DNA není jen štítkem, který by označoval nějakou jakoby nefunkční DNA; je to něco, co evoluce přímo vyžaduje. Z matematického pohledu je tu příliš mnoho variací, příliš mnoho mutující DNA a příliš málo generací, během kterých by se to všechno mělo uskutečnit. Toto bylo jádro Haldanovy práce. Bez odpadní DNA nemůže evoluční teorie v současnosti matematicky vysvětlit, jak všechno funguje. Jen si to představte; v evolučním modelu uběhlo pouze 3–6 milionů let od doby, kdy se lidé a šimpanzi oddělili. Takže na vznik milionů mutací, vymezující lidi a šimpanze, jim to dává s průměrnou délkou jedné lidské generace 20–30 let pouze 100 000 až 300 000 generací. To zahrnuje nejméně 35 milionů rozdílných jednotlivých písmen,¹⁰ více než 90 milionů párů bází nesdílené DNA,¹⁰ téměř 700 dodatečných genů u lidí (asi 6 % nesdílených se šimpanzi),¹¹ a desítky tisíc chromozomálních přeskupení. K tomu je šimpanzí genom asi o 13 % větší¹² než lidský, a to hlavně díky heterochromatinu, který zakončuje telomery chromozomu. To vše se musí stát ve velmi krátkém evolučním čase. Evolucionisté k tomu ale dost času nemají, a to dokonce ani po vyloučení více než 95 % funkčnosti genomu – a protože se ukazuje, že „neužitečná“ DNA je vlastně funkční, jejich pozice je silně ohrožena. Každá nová funkce nalezená pro „odpadní DNA“ tento stav jen zhoršuje.

Důležitou součástí „odpadní DNA“ jsou retrotranspozony, o kterých se předpokládalo, že to jsou zbytky po dávných virových infekcích, kdy byly kousky DNA z virů náhodně vloženy do DNA lidí (například).

Zde je souhrn práce Faulknera a spol. (2009). Při experimentech zjistili, že u lidí a myší začíná 6–30 % RNA¹³ v retrotranspozonech. Jejich distribuce tedy zjevně není náhodná. To bylo už samo o sobě šokující, oni k tomu však dodali, že tato RNA je obecně tkáňově specifická, jako by existovaly různé třídy retrotranspozonů zapojených do regulace genové exprese v různých tkáních. Téměř od začátku bylo jasné, že jejich závěry nepodporují myšlenku „retrotranspozon = evoluční odpad“, jen jim zkrátka lépe vyhovovala. Ukázalo se, že retrotranspozony se shodují s genově hustými oblastmi a v genomu se vyskytují ve výrazných shlucích, což jen podtrhuje nenáhodný vzorec jejich distribuce. Vyskytnou-li se před geny kódujícími protein, poskytují množství alternativních počátečních míst pro transkripci (přepis), produkují hojné alternativní mRNA a nekódující RNA. Na navazujících koncích má více než jedna čtvrtina tzv. RefSeq genů (kódujících protein)¹⁴ ve svých třech primárních nepřekládaných oblastech (3′ UTR)¹⁵ retrotransposon, a ten snižuje množství syntetizovaného proteinu. Došli tedy k závěru, že tyto 3′ UTR jsou místem intenzivní regulace genové exprese. To by sotva někdo očekával od „odpadní“ DNA! Na základě distribuce retrotranspozonů určili v genomu neuvěřitelných 23 000 možných regulačních oblastí. Kromě toho našli díky přítomnosti retrotransposonů 2 000 příkladů obousměrného přepisu (kde je DNA „čtena“ oběma směry, nikoli pouze jedním, což je považováno za normu).

Foto sxc.hu: Myšlenka, že obrovské úseky lidské DNA jsou jen evolučním odpadem, musí být sama časem odvezena na skládku odpadu.

V jedné části se snaží Faulkner a spol. své výsledky bagatelizovat. Poukazují na to, že pouze některé retrotranspozony jsou pozitivně aktivní a z těchto jsou jen některé funkční. Neobhajují funkci retrotranspozonů obecně. Nicméně Faulkner a spol. také poukazují na to, že retrotranspozony jsou velmi hojné, s tisíci pozitivně aktivních retrotranspozonů v těsné blízkosti genů kódujících protein, které ovlivňují regulaci a tím i jejich evoluci, jak se domnívají. Došli k závěru, že retrotranspozony mají zásadní vliv na přepis napříč celým genomem, že jsou „mnohostrannými regulátory funkčního výstupu savčího transkriptomu“, že jsou „všudypřítomným zdrojem transkripce (přepisu) a transkripční regulace“, a že v budoucích studiích genomu „musí být považovány za „přepisovací stroje“.

Tyto závěry jsou vskutku ohromující. Zcela na místě je otázka, jak dlouho se budou evolucionisté ještě držet myšlenky odpadní DNA, vzhledem k tomu, že regulace genomu se jeví být stále komplikovanější a stále větší část genomu je prokazována jako funkční? Oni se jí ale musí držet, protože bez ní ztrácejí jeden ze svých nejlepších argumentů. Jenže ztratili jen jeden ze svých vybájených důkazů: přítomnost starověkých znehodnocených virů v genomu. Jak se ukázalo, retrotranspozony nejsou nefunkčními pozůstatky naší minulosti, ale jsou funkčně integrované do úžasně složitého regulačního aparátu savčích genomů!

Rád bych zdůraznil, že bibličtí kreacionisté netrvají na tom, že celý genom musí být vysoce funkční. Ačkoli tuším, že nakonec bude u většiny z nich nalezeno přímé a nepřímé řízení přepisu, mohou existovat velké úseky genomu, které pouze přidávají dočasnou strukturu k funkčním částem. Můžete si je představit jako lešení v trojrozměrném genomickém mrakodrapu. I tyto části budou funkční (jsou potřebné pro strukturu), přestože se nemusí přímo podílet na regulaci genomu, a jejich sekvenční specificita může být velmi slabá. Jak to nakonec všechno dopadne, si musíme počkat. Prozatím stačí vědět, že byl odhalen další slabý článek v evoluční řadě argumentů.

Odkazy

1. ‘Vestigial’ Organs Questions and Answers; see especially No joy for junkies
2. e.g., Woodmorappe, J., Potentially decisive evidence against pseudogene ‘shared mistakes’. Journal of Creation 18(3):63–69, 2004.
3. Roste seznam vědců, věřících ve stvoření podle Genesis, kteří vyvracejí často opakované a nepodložené tvrzení, že prakticky každý vědec na světě věří v pravdivost evoluční teorie a že kdokoli v evoluci nevěří, nemůže být legitimním vědcem. Tato veřejná debata mezi skeptikem a hlasitým veřejným antikreacionistou Rickem Piersonem a Dr. Robertem Carterem, vědcem z Creation Ministries International, se odehrála ve městě Dothan v Alabamě (pozn.překl.). The Great Dothan Creation/Evolution Debate; The Great Dothan Debate;
4. Faulkner G.J., et al., The regulated retrotransposon transcriptome of mammalian cells. Nature Genetics 41(5):563–571, 2009.
5. Haldane, J.B.S., The cost of natural selection, Journal of Genetics 55:511–524, 1957.
6. Kimura, M., Evolution rate at the molecular level, Nature 217:624–626, 1968.
7. Batten, D., Haldane’s Dilemma Has Not Been Solved. Journal of Creation 19(1):20–21, 2005.
8. Batten, D., The Biotic Message: Evolution versus Message Theory. Journal of Creation 11(3):292–298, 1997.
9. Ohno, S., So Much “Junk” DNA in our Genome. Evolution of genetic systems. Brookhaven Symposia In Biology, no. 23 (Smith, H.H., ed.) pp. 366–370, 1972. (available at www.junkdna.com/ohno.html)
10. Varki A. and Altheide T.K., Comparing the human and chimpanzee genomes: searching for needles in a haystack. Genome Research 15:1746–1758, 2005.
11. Demuth J.P., et al., The evolution of mammalian gene families. PLoS One 1:e85, 2006.
12. Podle databáze velikosti genomu (http://www.genomesize.com) je velikost lidského genomu (uváděná jako „C-hodnota“, jednotka hmotnosti, která je [teoreticky] přímo úměrná velikosti genomu) 3,2. Hodnoty C šimpanze byly zaznamenány jako 3,46, 3,63, 3,76 a 3,85. Všechny naznačují, že lidský genom je menší (8–17%).
13. RNA jsou mezistupněm mezi DNA a proteinem. Jsou vyráběny z DNA procesem transkripce. Ne všechny RNA jsou však přeměněny na proteiny, protože v buňce slouží mnoha dalším funkcím.
14. Standardizovaný katalog proteinů kódujících geny. www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/
15. UTR („nepřeložené oblasti“) jsou části mRNA, které nejsou přeloženy do proteinu. Obecně existují dvě UTR na transkript mRNA, jedna na každém konci. 3′ UTR je na dolním konci za částí kódující protein a obecně obsahuje terminační signál, polyadenalační signál a další funkce.