Evolutionsteorien er under stadig udvikling

Den store opmærksomhed omkring epigenetik har givet evolutionsteoriens oldefar, Jean Baptiste Lamarck, ny vind i sejlene. Neo-lamarckisme kaldes det, men epigenetisk arvelighed passer bedre til Darwins ideer end til Larmarcks.

Læs hele artiklen som pdf
Læs hele artiklen med kommentarer på ing.dk

En gammel idé er ved at være moderne igen: Fra vores forældre arver vi ikke kun deres gæld og deres DNA. Vi arver også nogle biologiske træk, som vores forældre har erhvervet sig igennem deres livshistorie. Det er ellers en påstand, der i alle lærebøger bliver forhånet som 'lamarckisme' - det vil sige som pseudovidenskabeligt sludder.

Men en lang række data peger på, at er noget om snakken. Det mest kendte eksempel, som mange biologer har studset over, er historien om gravide hollandske kvinder, der under Anden Verdenskrig sultede så meget, at de fødte mindre børn.
Dette er i sig selv ikke mærkeligt, siger biologerne, men derimod var det overraskende, at børnebørnene og deres børn var lige så små, selvom de i efterkrigstiden fik rigeligt med mad. Desuden havde de en større tendens til skizofreni.

Også fund blandt gnavere vækker undren: Giver man en generation af rotter et stof kaldet alloxan, vil de næste generationer få sukkersyge ­ og det i tiltagende grad, jo længere man kommer ned ad stamtræet. Giver man mus høje doser af morfin, vil deres skader på nervesystemet nedarves til de næste generationer. Også øjenfarven på bananfluer kan ændres permanent ved en ændring af aktiviteten af et enkelt gen.

Et ekstremt eksempel er bierne. Kun ved deres første måltid bestemmer de genetisk identiske larver sig for, hvem der skal blive den nye dronning. Den som får bidronningegelé er heldig, mens resten må forblive sterile arbejdere. Alle disse 'epigenetiske' vidnesbyrd tyder på, at der foregår langt mere i løbet af nedarvingen end en udveksling af DNA.

Ikke lamarckisme
Indtil for nylig har man antaget, at de epigenetiske mekanismer var begrænset til den enkelte organisme. Men eksemplerne viser, at de kan nedarves, dvs. at næste generationer kan påvirkes uden at en eneste genetisk kode er blevet ændret.

Nogle kalder det provokerende for neo-lamarckisme - efter den franske biolog Jean Baptiste Lamarck, som antog, at dyr aktivt kan erhverve sig egenskaber fra deres omgivelser og videregive dem til deres afkom. Ifølge Lamarck skulle bodybuildere altså få muskuløse børn, og giraffer få lange halse af at strække sig.

Ifølge evolutionær biolog T. Ryan Gregory fra University of Guelph i Canada er dette dog en misforståelse af epigenetikken. Det var snarere Darwin som med sin teori om 'pangener' var tættere på det, som biologer i dag tænker på, når de diskuterer epigenetisk arvelighed.

»Lamarck sagde ikke, at miljøpåvirkninger forårsager arvelig variation, men Darwin gjorde,« siger Gregory. »Lamarck sagde, at erhvervede egenskaber kan nedarves, og hans specifikke mekanisme involverede brug og ikke brug,« siger Gregory. »Men det er ikke hvad der sker i epigenetikken, hvor der er tale om en direkte effekt af, hvordan gener reguleres. Epigenetisk arvelighed går ikke igennem en intermediær anvendelse i organismen, sådan som Lamarck påstod.«

Den rigtige forståelse af epigenetisk arvelighed er, at en miljømæssig forskel kan ændre genekspressionen, og at disse ændringer kan gives videre til de næste generationer. Det er, hvad Darwin forsøgte at udtrykke. Som han skrev sammen med Wallace i en artikel i 1858: "Den naturlige udvælgelse agerer kun ved ophobning af større eller mindre variationer, der skyldes eksterne forhold, eller af den omstændighed, at barnet ikke er helt identisk med moderen."

Hvor Lamarck mente, at anvendelsen af en bestemt evne kan nedskrives i generne, var Darwin altså meget mere påpasselig i sin argumentation. Som han skrev i Arternes oprindelse: "Den langt større variation, såvel som den større hyppighed af monstrøsiteter, som man finder under indflydelse af domesticering og kultivering end under naturens hånd, får mig til at tro, at afvigelserne på en eller anden måde skyldes livsvilkårene, som forældrene og deres mere fjerntliggende forfædre har været udsat for i flere generationer."

Arvelighed
Pangenesis var Darwins forsøg på at forklare arvelighedsmekanismen. Han forestillede sig, at nogle partikler, som han kaldte 'gemmuler', blev frigivet af alle celler, som så samlede sig i de reproduktive organer. Som i et ægte demokrati ville disse gemmuler så stemme om afkommets struktur, og den mest hyppige variant vinde. Darwin troede fejlagtigt, at arvelige informationer blandes, således at bestemte egenskaber - f.eks. farver eller unikke former - må blive til en mellemting i næste generation.

Først efter at August Weissman i 1883 havde foreslået, at kønsceller kan videregive deres arvemateriale til kropsceller, men ikke omvendt, og først efter at biologerne havde genopdaget Gregor Mendels ærteeksperimenter i år 1900, begyndte man at kalde arvemateriale for 'gener', og man lærte langsomt at tage afsked med den simple lamarckisme og med Darwins blødere variant.

Med de nye opdagelser om epigene­tik, er det derfor mere Darwin som bliver rehabiliteret, end det er Larmarck. Ikke fordi der findes gemmuler, eller fordi Darwin var 100 pct. korrekt, men fordi han sagde, at miljø­påvirkninger kan forårsage variation, og derigennem arvelige ændringer. Hos Lamarck var relationen meget mere direkte - i form af brug og ikke-brug. Ifølge Gregory betyder det, at epigenetisk arvelighed kun kan gælde for variationer, som allerede er fortrykt i DNA'et. »Jeg er skeptisk over for, om epigenetik ligger uden for den normale evolutionære teori,« siger Gregory.

»Problemet er, at man jo stadig regulerer gener. Og reguleringssystemer kan selv være adaptive. Dette kaldes fænotypisk plasticitet og betyder at selve den genetiske kode kan have udviklet sig til at være fleksibel nok til at tilpasse sig forskelligartede miljøer. Dette er ikke særlig nyt, og anses som en del af evolutionsteorien. Epigenetik arbejder inden for den eksisterende genetiske variation, og kan derfor ikke betragtes som en ny evolutionær modus.«

To kendte mekanismer
Vi erstatter løbende vores celler med nye celler, og man siger, at cirka hvert ottende år er hele kroppen blevet udskiftet mindst én gang. Alligevel er vi i stand til at huske vores barndom og rødme ved mindet om vores første kys. Nogle forskere mener, at sådanne minder ikke kun aftrykkes som aktivitet i neuronerne, men også i DNA i form af DNA-methyleringer.

Når biologer taler om epigenetik, er de ofte indbyrdes uenige om definitionen. Helt generelt mener de det mønster af aktivitet, der regulerer genaktiviteten: Hvilke gener der skal tændes, hvilke der skal slukkes og hvornår. Præfixet 'epi-' afslører, at de tænker på laget over DNA'et og generne, altså de fysiske og kemiske reaktioner, der i sig selv er 'genetisk programmerede', og som skaber en fleksibel forbindelse mellem den genetiske kode og omverdenen.

Når man taler om den arvelige epigenetik, er det især to mekanismer, som man har øje på: histone-modifikationer og DNA-methylering. Histoner er proteiner, som DNA'et pakker sig rundt om. De er hovedkomponenten i cellernes chromatin. Uden histoner ville DNA'et være meget langt. Men histonerne har nogle haler, som kan bliver modificeret af kovalente bindinger med fosfor, acetyl- eller methyl-grupper, alt efter hvor tæt pakket DNA'et skal være. Histonerne findes også i flere varianter, og man mener, at den tredimensionelle form af DNA i cellekernen derfor er en arvelig kode i sig selv.

Med andre ord er DNA ikke er en tilfældig klump spaghetti med kødboller i, men en tredimensional kode, der er foldet rundt om histoner på en sådan måde, at separerede regioner kommer i berøring med hinanden, hvilket i sig selv kan udgøre en arvemekanisme.

DNA-methylering er en proces, hvor en methylgruppe slukker for ekspressionen af et enkelt DNA-basepar. Det kan betyde, at kodningen af et protein bliver ændret eller stoppet. Methyleringen kan også fungere som et signal til at rekruttere enzymer, som ændrer DNA-pakningen.

Der er mange eksempler, hvor DNA-methyleringer har vist sig at kunne nedarves. Mest tydeligt findes det i inaktiveringen af det ene X-kromosom hos kvinder, hvilket er arveligt. Men også andre regioner i kromosomet kan antage stabile og arvelige alternative tilstande.

Mere kontroversielt mener Courtney Miller og David Sweatt fra University of Alabama, at DNA-methylering hos mennesker er en anden måde at huske på. Mindet om det første kys eller en traumatisk oplevelse kan ifølge deres undersøgelser være fysisk placeret som methyleringer af DNA. Disse methyleringer sker dog i hjernecellerne, ikke i kønscellerne. Det bliver derfor (stadig) anset som umuligt for folk, at kunne huske deres mors første kys.

0 comments:

There was an error in this gadget