Prawda

Niedziela, 27 wrzesnia 2020 - 16:48

« Poprzedni Następny »


Moja ostatnia praca badawcza. Część 3: Znaczenie


Jerry A. Coyne 2020-02-04


W ostatnim tygodniu napisałem dwa posty o tym, co – jak sądzę – będzie moją ostatnią „pracą badawczą”, tj. pracą, przy której autentycznie wykonuję pracę w laboratorium (popychając muszki). Dość obszernie to opisałem, ponieważ uważam, że eksperyment był ciekawy, wyniki rozstrzygające i ponieważ był to eksperyment, jaki chciało wykonać wielu genetyków ewolucyjnych, ale nie mogło, bo trwał zbyt długo, by otrzymać wyniki w ramach czasowych jednego grantu. Jest to rodzaj eksperymentu, jaki robisz z czystej ciekawości: żeby zobaczyć, co się stanie.

Tutaj raz jeszcze jest sam artykuł; kliknij na link pod zrzutem z ekranu:


 Część 1 była opisem badania: jego celów i metod, co odpowiada z grubsza działom „Wprowadzenie” i „Metody i materiały” w opublikowanym artykule (i w większości opublikowanych artykułów naukowych). W tym poście opisałem, jak stworzyliśmy „roje hybrydowe” z dwóch par siostrzanych gatunków, każda para składająca się z szeroko rozprzestrzenionego gatunku Drosophila żyjącego na kontynencie i endemicznego gatunku siostrzanego ograniczonego do oceanicznej wyspy (D. simulans/D. mauritiana i D. yakuba/D. santomea). Każdy rój zaczynał od 50% DNA, organelli i cytoplazmy z dwóch gatunków rodzicielskich. Stworzyliśmy 8 rojów-replik dla każdej pary.


Celem było po prostu zobaczenie, co się dzieje, kiedy mieszamy dwa gatunki, a potem pozwalamy populacji rozwijać się przez 20 pokoleń bez żadnej narzuconej przez eksperyment selekcji. Czy mieszanka wyewoluuje z powrotem do jednego z gatunków rodzicielskich? Jeśli tak, to do którego i czy ten powrót będzie powtórzony we wszystkich ośmiu replikach? Czy też po prostu otrzymamy mieszankę, która będzie trwała i niewiele się zdarzy? Alternatywnie, czy możemy wręcz otrzymać nowy gatunek – „diploidalny gatunek hybrydowy”, który będzie reprodukcyjnie izolowany od obu gatunków rodzicielskich?  Te pytania mają związek z kompatybilnością genów dwóch gatunków w jednej mieszance: czy geny gatunku są „koadaptowane“, to jest, czy dobrze pracują razem, ale nie mogą tolerować obecności genów innego gatunku? Czy istnieje szeroka tolerancja dla genów blisko spokrewnionego gatunku?


W Części 2
opisałem, co się stało (dział „wyniki” w artykule). W skrócie, wyniki były rozstrzygające i powtarzalne: wszystkie repliki w obu rojach powróciły do gatunku rodzicielskiego – w obu wypadkach do dominującego, kontynentalnego gatunku (D. simulans w jednym wypadku i D. yakuba w drugim). Ten powrót był widoczny w kilku cechach morfologicznych, które odróżniają samców od siebie w gatunkach rodzicielskich, w zachowaniu godowym muszek, w ich płodności przy krzyżowaniu z dwoma gatunkami rodzicielskimi i w sekwencjach samego DNA. Ponieważ wszystkie cechy i różnice zachowania są z pewnością oparte na DNA, wszystkie wyniki wspierają się wzajemnie.   Niemniej, obcy DNA nie został całkowicie wyeliminowany w rojach po 20 pokoleniach, ale to jest tylko jeden rok w laboratorium i mógłby być wyeliminowany bardziej przez dobór przez dłuższy czas.  


Co więc to wszystko znaczy?


Dobór spowodował, że każdy hybrydowy rój powrócił do organizmu bardzo przypominającego jeden z rodzicielskich gatunków.
 W żadnym z wypadków nie otrzymaliśmy niczego podobnego do nowego hybrydowego gatunku: we wszystkich wypadkach rój powrócił do wyglądu i zachowania jak kontynentalny gatunek rodzicielski i jego DNA było przeciętnie w 93-94% DNA dominującego gatunku, a reszta genomu pokazywała nieco DNA z mniejszego gatunku.


To znaczy, że jakiś rodzaj doboru eliminował z czasem z mieszanki geny gatunku wyspiarskiego. Nie wiemy, co to jest za rodzaj doboru (patrz poniżej), ale z pewnością wiele z tego musiało dotyczyć niekompatybilności między gatunkami, które prowadziły do sterylności hybryd i dyskryminacji w wyborze partnerów. Będą one wyeliminowane niezależnie od tego, w jakim środowisku testujesz muszki, bo taki dobór jest niezależny od środowiska. Dotyczy tylko pozbywania się genów, które dają źle funkcjonujące hybrydy. A eliminacja tych genów wyeliminuje także cały DNA związany z tymi genami, niezależnie od tego, czy jest neutralny, czy także szkodliwy. To jest „efekt autostopowicza” spowodowany faktem, że geny siedzą obok siebie na chromosomach i jeśli szybko eliminujesz jeden odcinek, wyeliminuje to również sąsiednie geny z populacji. Zaskoczyło mnie jednak, jak szybki był to powrót i jak powtarzalny: nie tylko wszystkie repliki powróciły do tego samego rodzica, odcinki DNA, które „pozwalały” na obce geny, generalnie były te same we wszystkich replikach.  


To prowadzi do kolejnego pytania:


Dlaczego populacje zawsze wracały do kontynentalnego gatunku?
  Jest tu kilka możliwości i krótką odpowiedzią jest to, że po prostu nie wiemy. Oto możliwości (kilka z nich mogło, oczywiście, działać równocześnie).  


a. Gatunki wyspiarskie, obejmujące mniejsze populacje, mogą być wynikiem większego chowu wsobnego niż gatunki kontynentalne. Jeśli tak jest, gatunki wyspiarskie  mogą mieć wyższą częstotliwość szkodliwych genów, bo takie geny dochodzą do wyższych częstotliwości w mniejszych populacjach. (To dlatego w małych, wsobnych grupach ludzi, takich jak Amisze lub Bracia Dunkers, jest dużo zaburzeń genetycznych.) W takich wypadkach „zdrowsze” geny z mniej wsobnego gatunku kontynentalnego zastąpią te szkodliwe geny. Uważam to za mało prawdopodobne, ponieważ gatunki wyspiarskie są nadal obecne, przynajmniej dzisiaj, w znacznych ilościach, co czyni je mniej podatnymi na „depresję wsobną”. Ponadto, ta depresja dotknęłaby niemal wszystkie odcinki genomów gatunków wyspiarskich.


b. Kontynentalne gatunki są bardziej ekologicznie uogólnione niż gatunki wyspiarskie, jako że te drugie żyją w ograniczonym środowisku, podczas gdy te pierwsze wędrują przez bardziej zróżnicowane habitaty. (Na przykład, D. santomea jest ograniczona do lasu deszczowego na dużej wysokości na Saõ Tomé, podczas gdy D. yakuba może żyć w lasach, na łąkach i na sawannie). To znaczy, że kontynentalne gatunki mogą mieć genomy, które obejmują wszechstronne geny i dlatego mogą z większym prawdopodobieństwem zastąpić geny wyspiarskiego gatunku w obcym środowisku laboratorium. Kilku ekologów zaproponowało tezę, że gatunki endemiczne dla wyspy są często węziej zaadaptowane niż ich kontynentalni krewni.


c. Kontynentalne gatunki były lepiej dostosowane do warunków środowiskowych, jakich użyliśmy (standardowa pożywka mąka kukurydziana/agar/drożdże, hodowane w temperaturze 24°C, 12 godzinne cykle światła-ciemności i wysoka wilgotność), ale w innych warunkach geny wyspiarskich gatunków mogły być lepiej dostosowane. Na przykład, D. santomea woli niższe temperatury niż D. yakuba i może, gdybyśmy zostawili roje w temperaturze, powiedzmy, 18° C, rój powróciłby do D. santomea. To jeszcze trzeba będzie zbadać.


d. Genomy wyspiarskich gatunków mogą po prostu zawierać więcej genów powodujących niekompatybilność hybryd niż gatunki kontynentalne. To prowadziłoby do szybszej eliminacji „wyspiarskich” genów, a więc powrotu do gatunku kontynentalnego. Jest na to nieco dowodów dla jednej z tych par, ale nie dla drugiej.   


Dlaczego istnieją paralelne odcinki genomu, które zatrzymały ”obce” geny z wyspiarskich gatunków?
Jak wspomniałem w poprzednim poście, pewne odcinki genomu, takie jak środek prawego ramienia drugiego chromosomu w roju D. santomea/D. yakuba oraz czubek lewego ramienia trzeciego chromosomu w roju D. mauritiana/D. simulans  łatwiej zatrzymywały geny gatunków wyspiarskich, choć nie w dużej częstotliwości. Nie wiemy, dlaczego tak jest, ale wskazuje to na paralele w siłach selekcyjnych działających na różne repliki. Zachowane odcinki mogą zawierać „neutralne” geny wyspiarskich gatunków lub też wyspiarskie geny mogły być poddane pozytywnej selekcji na tych odcinkach, powodując ich wyższą częstotliwość. Ponieważ geny wyspiarskich gatunków w rzeczywistości nie osiągnęły wysokich częstotliwości (nie widzieliśmy żadnego wypadku odcinka, który miał dwie kopie genów wyspiarskich), podejrzewam, że są to tylko odcinki, które nie mają wielu genów wpływających na dostosowanie hybryd.   


Ponadto, chromosom X miał najniższy stopień zachowania genów obcego gatunku. Jest to zgodne z naszą poprzednią obserwacją, że chromosomy X mają więcej genów powodujących problemy hybryd, bo są obecne tylko w jednej kopii u samców i mogą w nich ulegać ekspresji zarówno dominujące, jak recesywne geny, które powodują problemy u hybryd. 


Czy istnieje paralela w ilości i naturze introgresji (domieszce genów) między tym, co widzieliśmy w laboratorium, a tym, co dzieje się w naturze?
 Możemy odpowiedzieć na to pytanie tylko w sprawie jednej pary: D. yakuba/D. santomea. Te gatunki bowiem występują wspólnie w wąskiej „strefie hybrydowej” na wysokości około 1000 m na São Tomé i hybrydy tworzą się naturalnie. Możemy więc zobaczyć, ile obcego genomu przechodzi z jednego gatunku do drugiego w naturze.


Odpowiedź na to brzmi: bardzo mało. Jest tylko kilka odcinków genomu każdego gatunku, który zawiera niewielkie ilości genów z drugiego gatunku, co sugeruje, że także w naturze obce geny nie są zbyt dobrze tolerowane. Jednak odcinki genomu, gdzie widzimy pewne genowe „zanieczyszczenie” w naturze, nie są tymi, które pokazały to w naszym laboratoryjnym eksperymencie. (W naturze niska liczba wymian genów jest dość równo rozdzielona w całym genomie, podczas gdy w laboratorium była skoncentrowana w określonych miejscach.) To mogłoby odzwierciedlać albo fakt, że dobór nie był zakończony w naszym roju, albo że natura selekcji w stanie dzikim różni się od tej, która zachodzi w laboratorium, a więc inne obce geny będą tolerowane. 


Kilka zastrzeżeń. 
Nasze badanie nie pokazuje, że tworzenie się nowego gatunku po hybrydyzacji jest niemożliwe: w końcu, użyliśmy tylko czterech gatunków Drosophila (hybrydowe gatunki nie są znane w tym rodzaju), a nowe hybrydowe gatunki są znane w innych grupach, takich jak motyle i słoneczniki, chociaż dla gatunków diploidalnych nie są one częste. (Niektórzy mówią, że są częste, ale dowody na to są bardzo słabe.)


Ponadto, użyliśmy tylko dwóch szczepów w każdej hybrydyzacji: jeden z każdego gatunku. Chociaż szczepy nie były wsobne, istnieje możliwość, że gdybyśmy zaczęli z innym materiałem genetycznym z tych gatunków, uzyskalibyśmy inne wyniki. Byliśmy ograniczeni do użycia tylko niewielu szczepów, ponieważ musieliśmy otrzymać ich sekwencje DNA, żeby móc ustalić, który DNA w roju pochodził z którego gatunku. To byłoby dużo trudniejsze, gdybyśmy użyli bardziej heterogeniczny materiał startowy. Musieliśmy także wyeliminować inwersję chromosomów w tych szczepach, której obecność przeszkadzałaby wymianie genów, więc byliśmy ograniczeni do użycia tych “homosekwencyjnych” szczepów.


I, jak wspomniałem powyżej, także z tymi szczepami wyniki mogły być inne, gdybyśmy hodowali je w innych warunkach laboratoryjnych – powiedzmy, używając innej pożywki lub innej temperatury. Takie badania powinny być robione, ale wątpię, czy będą, biorąc pod uwagę trudności, jakie mieliśmy przy pracy z czterema gatunkami, po jednym szczepie z każdego i w identycznych warunkach laboratoryjnych.


Konsekwentność wyników naszego badania pokazuje jednak, że – przynajmniej w naszych warunkach eksperymentalnych – obcy DNA nie jest tolerowany nawet u blisko spokrewnionych gatunków.


Tutaj jest dziewięć gatunków D. melanogaster  (samiec z każdej). D. santomea (e) jest pośrodku, godny uwagi z powodu braku pigmentacji. I na tym kończy się ta seria postów.   



My last research paper. Part3: Significance

Why Evolution Is True, 29 stycznia 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.

Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1151 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Książka o psychologii ewolucyjnej, która pokazuje wartość tej dziedziny – ale nie wartość memów     2020-09-22
Przyjemności seksu i jagód   Ridley   2020-09-18
Czy można falsyfikować naukowe teorie? Naukowiec odpowiada, że “nie”   Coyne   2020-09-12
Naukowe pismo “Nature” przystaje do Przebudzonych twierdząc, że zarówno płeć, jak gender są niebinarne   Coyne   2020-09-09
Wybór ostatecznej wolności   Witkowski   2020-09-07
Polio zlikwidowane w Afryce   Novella   2020-09-05
Czy wyrazy ludzkiej twarzy są uniwersalne w okazywaniu emocji?   Coyne   2020-09-02
Barwny erudyta J.B.S. Haldane   Coyne   2020-08-28
Modelowanie zbijania się pingwinów cesarskich w gromadę: każdy dostaje równie dużo ciepła   Coyne   2020-08-25
Jak algorytmy wpływają na twoje życie   Novella   2020-08-24
Z okazji dziewięćdziesiątych urodzin Thomasa Sowella   Jacoby   2020-08-22
Prawdziwie długa szyja: 6-metrowy wodny gad z triasu z szyją długości 2,7 metra   Coyne   2020-08-19
Wątrobiane duszki   Novella   2020-08-17
Rozrzedzanie krwi bez groźby krwawienia   Novella   2020-08-14
Nowy raport: Bakteria po stu milionach lat nadal żywa!   Coyne   2020-08-08
Modlitwa to nie jest lekarstwo   Nowella   2020-08-07
Maleńki, 10-centymetrowy dinosaur, który zjadał owady   Coyne   2020-08-06
Piękny skoczek, który upodabnia się do mrówki   Coyne   2020-08-03
Urodziny Rosalind Franklin!   Cobb   2020-07-31
Kondor wielki: ptak, który rzadko kiedy macha skrzydłami   Coyne   2020-07-28
Czy ludzie byli w Nowym Świecie ponad 30 tysięcy lat temu?   Coyne   2020-07-26
Oszaleć na punkcie nietoperzy w czasach korony i politykierstwa   Collins   2020-07-25
Dwa gatunki dały zdolną do życia hybrydę, mimo że rozeszły się 150 milionów lat temu   Coyne   2020-07-23
Niccolo Tartaglia jego tajemnica   Jacoby   2020-07-20
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Dekolonizacja ewolucji (i Darwina) była nieunikniona   Coyne   2020-07-15
Filtr mózgu (czyli czego nie widzimy)   Novella   2020-07-14
Homeopatia jest bezwartościowa a czasami szkodliwa   Novella   2020-07-10
Pięć błędnych wyobrażeń o ewolucji: jedno jest wątpliwe, jedno niesłuszne   Coyne   2020-07-08
Wiecznie kurczący się tranzystor i wynalezienie Google   Ridley   2020-07-06
Postmodernizm: filozofia, która stoi za naszymi wojnami kulturowymi i postępującym nihilizmem   Hill   2020-07-02
Bodźce do innowacji w końcu pokonają COVID-19   Ridley   2020-06-27
Maleńkie stworzenia morskie budują olbrzymie, fantastyczne domy, by chronić się i zdobywać pokarm   Coyne   2020-06-25
Rośliny uprawne z edytowanym genomem pomagają farmerom i środowisku   Ridley   2020-06-20
Czy klucz do COVID można znaleźć w rosyjskiej pandemii?   Ridley   2020-06-18
Skąd więc wziął się ten wirus?   Ridley   2020-06-16
Nowe dane o tym, jak działają grzyby „mrówek zombie”   Coyne   2020-06-15
Czy brytyjski naukowy establishment popełnił największy błąd w historii?   Ridley   2020-06-13
Błysk światła w mroku   Sheagren   2020-06-12
Poczucie pewności napędza efekt potwierdzenia   Novella   2020-06-08
Czy możemy zobaczyć osobowość?   Novella   2020-06-05
Rozwiązanie dla obecnego kryzysu   Ridley   2020-06-02
Lokalizacja funkcji wykonawczych   Novella   2020-05-30
Przestańcie wierzyć w naukę   Greenfield   2020-05-28
Ewolucyjne korzenie sztuki   Koraszewski   2020-05-27
Innowacji nie można wymusić, ale można je zdławić   Ridley   2020-05-26
Stymulowanie kory wzrokowej   Novella   2020-05-23
Pora na telemedycynę   Novella   2020-05-19
Czy mrożącą krew w żyłach prawdą jest, że decyzja o zamknięciu społeczeństwa opierała się na luźnych matematycznych spekulacjach?   Ridley   2020-05-15
MMR jest bezpieczna i skuteczna   Novella   2020-05-14
Odporność stada na fakty   Koraszewski   2020-05-13
O COVID wiemy wszystko – i nie wiemy niczego   Ridley   2020-05-12
Nanotechnologia zastosowana do leczenia choroby Alzheimera   Novella   2020-05-11
COVID-19 – To są szkody   Novella   2020-05-05
Nadmiar teorii wszystkiego   Koraszewski   2020-05-04
Zawodnicy – i trudności – w wyścigu do wyleczenia COVID   Ridley   2020-04-30
Psychologia sprzeciwu wobec szczepień   Novella   2020-04-25
Prowokator czy prowokowany?   Witkowski   2020-04-24
Nauka on-line jest skuteczna   Novella   2020-04-23
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Znaleziono najstarszego “bilaterian”: odkryto podobne do robaka stworzenie wraz z jego skamieniałymi śladami   Coyne   2020-04-16
Nietoperze i pandemia   Ridley   2020-04-14
Pandemia ludzkiej głupoty   Novella   2020-04-12
W miarę postępu badań natura naszego wroga staje się coraz wyraźniejsza   Ridley   2020-04-04
Wzmacnianie układu odpornościowego podczas pandemii   Novella   2020-04-02
Dlaczego ten wirus inaczej dotyka pokolenia?   Ridley   2020-03-30
Czaszka maleńkiego dinozaura/ptaka znaleziona w bursztynie   Coyne   2020-03-27
Szczepionka na koronawirusa nie przybędzie szybko   Ridley   2020-03-25
Niebawem dowiemy się jak solidna jest nasza cywilizacja   Ridley   2020-03-23
Żywotność wirusa Covid-19 na różnych powierzchniach (rada: używaj rękawiczek, kiedy odbierasz paczki i nie otwieraj ich przez 24 godziny)   Coyne   2020-03-21
Dzień był krótszy 70 milionów lat temu   Novella   2020-03-20
Jak często powstają ptasie hybrydy?   Coyne   2020-03-18
Mózgi noworodków   Novella   2020-03-16
Twierdzenie o białku i DNA dinozaurów   Novella   2020-03-10
Porażka jest stałym elementem pracy naukowca   Konrad Bocian   2020-03-07
Jak myśleć o naszych problemach   Tupy   2020-03-03
Dlaczego tak wiele nowych wirusów pochodzi od nietoperzy?   Ridley   2020-02-29
Odkrycie antybiotyku przez AI   Novella   2020-02-27
Wizyta w Andach u łysek rogatych   Lyon   2020-02-26
Zioła nie pomagają na utratę wagi   Novella   2020-02-25
Dawkins pisze tweeta   Coyne   2020-02-24
W obronie binarności płci u ludzi   Coyne   2020-02-21
Nie palmy pieniędzy na ołtarzu zielonej manii   Lomborg   2020-02-20
Więcej dowodów ewolucji: końskie zarodki zaczynają tworzyć pięć palców, a cztery zawiązki znikają   Coyne   2020-02-18
Homeopatyczny rentgen   Novella   2020-02-14
Różnice płci w wyborze zabawek: chłopcy bawią się chłopięcymi zabawkami, dziewczynki dziewczęcymi zabawkami   Coyne   2020-02-13
Śmiertelność z powodu raka nadal spada wbrew twierdzeniom szarlatanów     2020-02-11
Odkrycie w immunologii, a leczenie nowotworów   Novella   2020-02-10
Ponowne psucie nauki przez ideologię: ”Slate” wypacza biologię ewolucyjną, by wyglądała na kapitalistyczną i antysocjalistyczną   Coyne   2020-02-07
Flamingi z braku łysek rogatych   Lyon   2020-02-06
Moja ostatnia praca badawcza. Część 3: Znaczenie   Coyne   2020-02-04
Moja ostatnia praca badawcza. Część 2: Wyniki   Coyne   2020-02-03
Moja ostatnia praca badawcza: Część 1: Cele i metody   Coyne   2020-02-01
Ewolucyjne wyjaśnienie nienaukowych przekonań   Bretl   2020-01-31
Zdumiewająca mimikra   Coyne   2020-01-27
Reality check: Pęd do szybkiej „zerowej” emisji to gwarancja przegranej   Lomborg   2020-01-27
Sfuszerowany artykuł o biologii w „Washington Post”   Coyne   2020-01-24
Punkty dla Ameryki w konflikcie między Iranem i USA   Destexhe   2020-01-24
Zbliżanie się do rozumienia pamięci   Novella   2020-01-22
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija



Kobiety ofiarami



Prometeusz



modyfikowana pszenica


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk