Wie die versteckten Veränderungen in Ihrer DNA, die neue Krankheiten hervorrufen könnten

Wie die versteckten Veränderungen in Ihrer DNA, die neue Krankheiten hervorrufen könnten ktsdesign / Shutterstock

Selten hat sich unser Umfeld so schnell verändert. Zusätzlich zum Klimawandel setzen wir uns Luftschadstoffen aus, Mikroplastik und beispiellose Mengen an Fett, Salz und Zucker in unserer Nahrung.

Umweltveränderungen können große, schwerwiegende Mutationen in unserer DNA hervorrufen, die schnell zu Krankheiten führen können, z. B. zu durch Strahlung verursachtem Krebs. Unsere DNA enthält aber auch viele winzige versteckte Mutationen. Während sie dank einer Schachtel genetischer Tricks, mit denen unser Körper uns schützt, zunächst keine Wirkung auf uns haben, können sich diese „kryptischen“ Variationen über viele Generationen aufbauen und dann durch große Umweltveränderungen zum Leben erweckt werden.

Jüngste Forschungen haben gezeigt, wie wichtig diese kryptischen Variationen für die Evolution sind. Es besteht die Möglichkeit, dass sie es sind hinter dem wachsenden Risiko von Problemen wie Diabetes, Krebs und Herzerkrankungen, und könnte sogar neue Krankheiten erzeugen. Diese Mutationen könnten aber auch verborgene Gaben unserer Vorfahren sein, die es uns ermöglichen, uns schneller auf die Probleme einzustellen, mit denen wir konfrontiert sind, von medizinischen Zuständen bis hin zum Klimawandel.

Veränderungen der DNA in Kombination mit dem natürlichen Selektionsprozess ermöglichen die Entwicklung von Arten. Einige genetische Variationen bieten einen selektiven Vorteil, und es ist wahrscheinlicher, dass die Individuen, die sie haben, überleben und ihre Gene weitergeben und sie allmählich über die Spezies verbreiten. Jegliche nachteiligen Veränderungen beeinträchtigen das Überleben oder die Fortpflanzungschancen einer Person und werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit an zukünftige Generationen weitergegeben.


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Puffer gegen Veränderung

Kryptische genetische Variation gibt uns eine dritte Alternative. Einige Veränderungen in der DNA haben nur geringe oder gar keine Auswirkungen, geben weder einen Vorteil noch einen Nachteil, sondern bauen sich über Generationen hinweg langsam auf. Diese Variationen verbergen sich auf verschiedene Arten. Beispielsweise können einfache Organismen die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf ihre biologischen Funktionen mit einem Verfahren verringern, das als bekannt ist Kanalisierung. Dies bedeutet, dass geringfügige Änderungen an ihrer DNA keine sichtbaren Unterschiede verursachen.

Manchmal werden Gene sogar in verschiedenen Teilen der DNA dupliziert, so dass es gibt Redundanz im System. Änderungen an einem Gen können dann von den anderen verborgen werden.

In komplexen Lebensformen bleiben auch viele neue Variationen unsichtbar, da wir zwei Versionen der meisten unserer Gene haben (eine von Mama und eine von Papa) und Eine der Versionen ist dominant über dem anderen. Kryptische genetische Variationen sind in dieser Beziehung rezessiv (nicht dominant) und zeigen sich daher unter normalen Bedingungen nicht.

Es gibt auch einige sehr kleine Änderungen, die Verursacht keine wirklichen Veränderungen auf die Biochemie des Organismus. Sie tauschen vielleicht eine Komponente in einem Protein gegen etwas sehr Ähnliches aus.

All diese Dinge wirken als Puffer gegen physikalische Veränderungen und ermöglichen einen Aufbau von Variationen in der DNA, die nur sichtbar werden, wenn sich die Umgebung signifikant ändert. Viele Forscher auf dem Gebiet der Evolutionsgenetik glauben, dass diese kryptische genetische Variation das Problem beantworten könnte, wie Arten sich in der Vergangenheit rasch an neue Herausforderungen anpassen konnten. Das Finken der Galapagos-Inseln Darwin bei der Entwicklung seiner Evolutionstheorie geholfen, und die schnelle Schaffung der verschiedenen Arten von Finken, die er sah, ist sehr wahrscheinlich ein Beispiel für kryptische Variationen bei der Arbeit.

Wie die versteckten Veränderungen in Ihrer DNA, die neue Krankheiten hervorrufen könnten Beleuchtungsexperiment: fluoreszierendes Grün E. coli Bakterien. KPWangkanont / Shutterstock

Die Beobachtung dieser Veränderung bei Tieren oder in freier Wildbahn ist angesichts der verschiedenen Generationen nicht möglich. Aber Forscher an der Universität Zürich kürzlich verwendet E. coli Bakterien, um die Bedeutung dieser Variation in der Evolution und Anpassung an neue Umgebungen zu beweisen.

In ihren Experimenten haben sie eine künstliche Umgebung geschaffen, in der Bakterien, die eine grüne Fluoreszenz erzeugen könnten, einen Vorteil gegenüber solchen haben, die gelb produzieren. Die Forscher zeigten, dass Bakterienkolonien mit einem höheren Grad an kryptischer Variation schneller zu fluoreszierendem Grün wechseln konnten.

Dies war eine winzige, unbedeutende Veränderung für die Bakterien, aber ein klarer Beweis für das Konzept, dass kryptische Variation einer Art helfen kann, sich schneller an Umweltveränderungen anzupassen. Dies kann sehr wichtig sein, um die Bedeutung der kryptischen Variation in kritischeren Systemen zu verstehen, die die Krankheitsresistenz und -anfälligkeit beeinflussen.

Forscher an der Universität Würzburg haben gezeigt, dass das Niveau der kryptischen genetischen Variation in Neisseria meningitidis, ein Bakterium, das Meningitis verursachen kann, trägt dazu bei, wie schädlich die daraus resultierende Krankheit ist. Dieser höhere Variationsgrad ist nur ein Faktor, wenn die Bakterien in die Blutbahn gelangen, hat jedoch keine Auswirkungen auf die normale Umgebung des menschlichen Rachens.

Ein besseres Verständnis der Veränderung dieser Bakterien im Blut kann uns helfen, Krankheiten wie Meningitis zu bekämpfen. Wir werden besser verstehen, wie die Symptome auftreten, und könnten in entscheidender Weise in der Lage sein, eine Antibiotikaresistenz zu bekämpfen in der DNA der Bakterien versteckt.

Verstecktes Potenzial

Unsere eigene DNA birgt auch hohe kryptische Variation. Die Möglichkeit, dass kryptische genetische Varianten, die in unserer DNA versteckt sind, aufgrund von Umweltveränderungen plötzlich nicht mehr so ​​kryptisch werden, ist ein ernstes Problem.

Obwohl wir die genauen Auswirkungen der kryptischen Variation immer noch nicht verstehen, wurden einige Änderungen in unserer DNA, die stillschweigend von unseren Vorfahren geerbt wurden, bereits mit einem erhöhten Risiko für Krankheiten wie z Asthma or Krebs. Für Menschen mit diesen Veränderungen hat die Exposition gegenüber Autoabgasen mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Auswirkung.

Es kann jedoch auch Lösungen sowie Probleme geben, die in der DNA verborgen sind. Könnte die kryptische genetische Variation uns und anderen Arten eine dringend benötigte Rettungsleine geben, wenn sich die Welt infolge des Klimawandels erwärmt? Die gesteigerte Fähigkeit, sich schnell zu entwickeln und anzupassen, kann alles sein, was zwischen einer Spezies steht, die die globale Erwärmung und das Aussterben überlebt.Das Gespräch

Über den Autor

Michael J Porter, Dozent für Molekulare Genetik, Universität von Lancashire

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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