Samolubny gen

pasożytnictwo wewnątrzgenomowe Współczesny neodarwinizm posługuje się często pojęciem "samolubny gen", aby podkreślić szczególny charakter konkurencji kwasów nukleinowych o zasoby środowiska. Konkurencja taka zaistniała jednocześnie z nabyciem przez prymitywne geny zdolności do replikacji. Geny są samolubne w dwojakim sensie: po pierwsze ich podstawową funkcją jest replikacja własnych kopii, dlatego też każda mutacja czy rearanżacja materiału genetycznego prowadząca do zwiększenia szansy na przetrwanie i wydanie dalszych kopii zostaje utrwalona. Środkami do bardziej efektywnego rozprzestrzeniania własnych kopii są rozmaite fenotypy kodowane przez geny. Tak więc organizmy żywe z ich skomplikowanym metabolizmem i różnorodnymi cechami anatomicznymi i behawioralnymi są jedynie środkiem stosowanym przez geny w celu bardziej efektywnego rozprzestrzeniania się w środowisku. Geny są więc samolubne w tym sensie, że nie stanowią "zapisu informacji niezbędnej dla życia organizmu", a wręcz przeciwnie: to organizm jest produktem genów, ich opakowaniem i środkiem ekspansji w środowisku. W tym pierwszym rozumieniu wszystkie geny są samolubne, nie istnieją bowiem dla organizmu, ale organizm dla nich.

Drugi sens pojęcia "samolubne geny" stosowany jest w rozważaniach o wzajemnych stosunkach różnych sekwencji DNA. Geny mogą wykazywać tendencje do rozprzestrzeniania się, czyli zwiększania ilości swych kopii wewnątrz tego samego genomu. Tak więc chromosomy stanowią rodzaj środowiska, w którym częstość danej sekwencji względem pozostałych może ulegać zmianie. Jest to rodzaj pasożytnictwa wewnątrzgenomowego. Szczególnie ciekawym przykładem tego zjawiska są powtarzające się sekwencje w genomie człowieka, które wydają się nie kodować żadnej informacji, a więc fenotypowo są nieaktywne. Stanowią one rodzaj "pasażerów na gapę": są replikowane wraz z całym genomem. Nieznany jest mechanizm utrwalania się takich sekwencji, które wydają się nie podlegać presji doboru naturalnego, ponieważ nie kodują żadnego fenotypu. Ilość takich sekwencji w genomie człowieka jest ogromna i wynosi ponad 95% DNA zawartego w jądrze komórkowym.

Problem ewentualnej roli biologicznej takich sekwencji nie został jeszcze rozwiązany. Kilka faktów świadczy jednak o tym, że te sekwencje, zwane DNA śmieciowym (ang. junk DNA), rzeczywiście nie pełnią żadnej roli w organizmie. Po pierwsze, mimo wysiłków, nie wykryto tam żadnych istotnych regularności czy struktur, które sugerowałyby spełnianie jakichkolwiek funkcji, tak więc najprawdopodobniej nie ma tam żadnych genów. Po drugie, udało się skonstruować szczep drożdży, całkowicie pozbawiony intronów w genomie mitochondrialnym. Żywotność takiego szczepu badana przez wiele tysięcy pokoleń pozostaje niezmieniona. Wreszcie znane są gatunki blisko spokrewnionych płazów i ryb, pomiędzy którymi zawartość DNA w jądrze różni się dwukrotnie. Nie jest możliwe, aby fakt ten odzwierciedlał jakiś skok ewolucyjny czy wytworzenie nowych genów o innych funkcjach. Bardziej prawdopodobna interpretacja zakłada podwojenie ilości DNA w pewnym momencie ewolucji i nieusunięcie nadmiarowych kopii z genomu. Powyższe zjawiska świadczą o braku silnej presji ewolucyjnej na usuwanie zbędnych dla organizmów eukariotycznych obszarów w DNA. Chociaż utrzymywanie i replikowanie dużego genomu jest kosztowne dla organizmu, system kontroli ilości DNA mógłby okazać się jeszcze bardziej obciążający. Nie jest też wykluczone, że względna łatwość rozprzestrzeniania się samolubnego DNA wewnątrz genomów stanowi motor ewolucji: z duplikowanych sekwencji mogą ewoluować nowe geny.

Copyright © 1997-2022 Wydawnictwo Naukowe PWN SA
infolinia: 0 801 33 33 88