Skip to content

Degenererar DNA?

maj 19, 2011

Detta är det 28:e inlägget i en serie som granskar Anders Gärdeborns bok Intelligent Skapelsetro (XP Media, 2009).

Människan har en påtagligt hög mutationsfrekvens, så hög att flera genetiker har tagit upp frågan om hur det kommer sig att vi som art klarar av den. För Anders Gärdeborn är saken klar: vi klarar inte av den. Människosläktet är enligt honom stadd i en ofrånkomlig genetisk degeneration.

Genetikern och nobelpristagaren Herman Muller publicerade 1950 en uppmärksammad artikel där han hävdade att människans mutationsfrekvens var så hög att det krävdes en påtaglig selektion för att människosläktets genetiska hälsa inte skulle vara i fara 1. Den moderna välfärdsstaten och den moderna medicinen skulle enligt Muller medföra att denna selektion mildrades, vilket på sikt riskerade att leda till att skadliga mutationer skulle bli allt vanligare.  Andra forskare har fortsatt diskussionen. Den senaste i raden är populationsgenetikern Michael Lynch, som bekräftade Mullers farhågor i en artikel från 2010 2.

Lynch utgår från att varje nyfött barn bär på 50-100 mutationer som föräldrarna inte har. Uppskattningen stämmer väl med den första direkta mätning av mutationsfrekvensen som gjorts, och som visade på 70 nya mutationer per individ 3. Nu anser man att större delen av DNA saknar funktion, så mutationer som hamnar i den här delen har ingen betydelse. Ungefär 1,5 % av genomet kodar för proteiner vilket enligt Lynch betyder c:a 0,8 nya aminosyraförändringar per nyfödd, detta eftersom många mutationer antingen inte leder till något byte av aminosyra, eller till en förändring som inte har någon praktisk betydelse.

Emellertid har vi ju delar av genomet som är funktionella men som inte är proteinkodande, exempelvis sådana som binder genreglerande proteiner eller som kodar för reglerande RNA. Man brukar då utgå från att funktionella sekvenser är evolutionärt konserverade eftersom de stått under selektionstryck. Detta handlar om c:a 5 % av genomet. Om vi nu subtraherar de 1,5 % som är proteinkodande har vi 3,5 % av genomet som alltså kan tänkas samla på sig maximalt 2,5 nya mutationer per individ. Vi får då ett tak på 3,3 genetiska förändringar som kan vara biologiskt relevanta i varje individ. Detta är mycket, betänkligt mycket.

Nu måste man hålla i minnet att denna beräkning grundar sig på en modell, och alla modeller är mer eller mindre förenklade. I det här fallet saknas exempelvis ett par selektionssteg. Om vi börjar med spermierna, innehåller ett ejakulat ett par hundra miljoner spermier; en vinner loppet och kommer fram först. Det är svårt att tänka sig att en spermie skulle ha en chans att komma först om den hade en skadlig mutation i exempelvis energimetabolism, membranfunktion eller diverse andra mekanismer som tillsammans är beroende av tusentals gener. Spermierna bidrar dessutom med den största delen av mutationsbelastningen 4. Man kan utgå från att den här selektionen är viktig, problemet är att man inte kan sätta några siffror på den.

Samma sak gäller nästa selektionssteg, när det befruktade ägget skall fästa i livmodern. En stor del klarar inte detta; tillsammans med senare spontanaborter gör detta att c:a 2/3 av alla embryon selekteras bort 5. Dessa mycket tidiga aborter är av naturliga skäl svåra att studera så man vet inte mycket om orsakerna till dem. Emellertid vet man att de flesta spontanaborter är förknippade med genetiska skador. Återigen är problemet att vi inte kan sätta några siffror på den här selektionseffekten.

Ytterligare en faktor måste nämnas i sammanhanget, och det är att den utveckling mot nätverkstänkande som sker idag ännu inte avsatt några större spår inom den klassiska populationsgenetiken. Här räknar man fortfarande med gener som separata enheter som kan hanteras med matematisk/statistiska modeller. Det har dock påpekats att nätverksmodeller skulle vara fruktbara och kanske också nödvändiga för att förstå hur olika gener växelverkar med varandra 6. Nätverkens buffrande effekter är tydliga, och skulle kunna förklara en stor del av den robusthet man finner hos biologiska system 7.

Man skulle kunna ta med ännu fler faktorer i den här diskussionen, men poängen borde vara klar; ingen kan idag säkert säga om mutationsöverskottet är så stort att vi verkligen är på väg mot en genetisk katastrof, eller hur stark den selektion är som balanserar våra oundvikliga mutationer. Vi kan ännu inte ställa upp någon säker balansräkning, helt enkelt. Det finns alltså inget stöd för Gärdeborns tvärsäkra påstående att Mänsklighetens genetiska degenerering är … ofrånkomlig (sid. 108).

Hela den här diskussionen ger mig ärligt talat rysningar. Inte bara utsikterna att mänskligheten  kunde vara på väg mot stora svårigheter utöver de vi redan har – tankarna går också till det tidiga 1900-talets arvs- och rashygieniska massmord och steriliseringskampanjer. Dessa grymheter hade visserligen ingen vetenskaplig grund 8, men varje program som syftar till att skilja de önskade från de oönskade riskerar att ställa oss på ett lutande plan som kan leda dit man inte vill komma. Men någon återupprepning av 1900-talets rasism är knappast aktuell; Michael Lynch påpekar att de ”renaste” genomen kan vi vänta oss att finna hos tredje världens fattigaste och mest marginaliserade grupper.

***

Anders Gärdeborn anger mutationsfrekvensen till ”… Minst 100, men troligen omkring 300, och kanske ännu fler mutationer per person och generation” (sid. 108). Eftersom han, som vi sett tidigare, inte anser att det finns något onödigt DNA, måste alla förändringar ligga i fungerande DNA-sekvenser. Men vad händer då? Vi läser på sid. 109:

Problemet med genetisk degenerering kommer alltså inte från de riktigt allvarliga mutationerna. Dem tar det naturliga urvalet hand om. Inte heller är neutrala mutationer något problem. De påverkar inte överlevnaden och reproduceringen. Nej, problemet är de nära-neutrala mutationerna. De är inte tillräckligt allvarliga för att selekteras bort och därför ackumuleras de ofrånkomligen i arvsmassan.

Det här är alldeles korrekt – en populationsgenetiker hade inte uttryckt saken annorlunda. Genetikern hade dock fortsatt med att förklara att de individer som samlat på sig flest och allvarligast mutationer kan fångas upp av s.k. kvasi-trunkerande selektion, vilket innebär att individer med särskilt hög belastning selekteras bort 9. Men låt oss se var vi hamnar med Gärdeborns antaganden:

Om vi antar att det för 6000 år sedan fanns människor med perfekta gener (sid. 112), men att sedan dess 300 mutationer per generation samlats i genomet, får vi med en generationstid på 25 år en belastning av 72.000 mutationer i varje individ. Det är svårt att se att så särskilt många av dessa skulle kunna vara harmlösa; om genomet är multifunktionellt måste varje mutation träffa flera koder, och sannolikheten måste vara stor för att åtminstone någon av dem får en skada som har betydelse, något som Gärdeborn själv påpekar (fotnot 88 på sid. 103). Och om genomet huvudsakligen innehåller metainformation kommer en skada i en styrande kod att påverka flera koder och gener lägre ner i hierarkin. Båda dessa saker betyder antalet skador måste vara mycket större än antalet mutationer, och skulle få räknas i hundratusental eller rent av i miljoner.

Anders Gärdeborn målar i sin bok upp en bild av cellen som en genialt konstruerad, oerhört komplicerad och perfekt avstämd mikromaskin. Maskinen är så väl optimerad att varje slumpartad förändring skulle leda till en försämring. Han skriver på sid. 104:

Vi har sett att biologiska mikromaskiner är komplicerade skapelser med intrikata funktioner, och en planlös attack på en sådan förstör istället för att bygga upp. Mutationer kan klogga ihop ett maskineri men inte montera ihop det från början. Man lagar inte en klocka genom att banka på den med en hammare.

Det är svårt att tro att dessa intrikata maskiner över huvud taget skulle kunna fungera trots de hundratusentals fel som måste bli följden av Gärdeborns scenario. En utväg ur dilemmat skulle vara att säga att Skaparen har gjort sin skapelse så robust att den klarar alla dessa skador, men då borde ju inte heller mutationerna vara något problem. För att klara den saken kunde man förstås göra hjälpantagandet att robustheten råkar ha nått sin gräns just nu, men det vore å andra sidan bra långsökt.

Teorin lider också av den svagheten att den omöjligen går att belägga. Hur kan man veta att människor för c:a 6000 år sedan hade ett perfekt genom? Det kan man inte. Ändå är Gärdeborn säker på sin sak.

Kommande inlägg: Positiva mutationer

 

Noter:

1) Muller, H. (1950): Our load of mutations. Am. J. Human. Genet. 2, 111-176

2) Lynch, M. (2010): Rate, molecular spectrum, and consequences of human mutation. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107, 961-968

http://www.pnas.org/content/early/2009/12/22/0912629107.abstract

3) Roach, J.C. et al. (2010): Analysis of Genetic Inheritance in a Family Quartet by Whole-Genome Sequencing. Science 328, 636-639

4) Crow, J.F. (2000): The origins, patterns and implications of human spontaneous mutation. Nature Rev. Genet. 1, 40-47

5) Puscheck, E.E. (2010): Early Pregnancy Loss. emedicine

http://emedicine.medscape.com/article/266317-overview#showall

6) Omholt, S.W. et al. (2000): Gene Regulatory Networks Generating the Phenomena of Additivity, Dominance and Epistasis. Genetics 155, 969-980

7) Kitami, T., Nadeau, J.H. (2002): Biochemical networking contributes more to genetic buffering in human and mouse metabolic pathways than does gene duplication. Nature genetics 32, 191-194

8) Se kapitel 11 och epilogen i: Erkell; L.J. (Red.), (2009): Djuren och människan. Om den moderna biologin och dess världsbild. Studentlitteratur

9) Crow, J.F., Kimura, M. (1979): Efficiency of truncation selection. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 76, 396-399

17 kommentarer leave one →
  1. Christer Romson Lande permalink
    maj 19, 2011 6:38 e m

    Lynch utgår från att varje nyfött barn bär på 50-100 mutationer som föräldrarna inte har. Uppskattningen stämmer väl med den första direkta mätning av mutationsfrekvensen som gjorts, och som visade på 70 nya mutationer per individ [– – –]

    Är det här alltså uppmätt hos levande födda barn?

    I det här fallet saknas exempelvis ett par selektionssteg […] spermierna […] det befruktade ägget […] spontanaborter

    Hur menar du? Siffran 70 mutationer per individ gäller ju per individ efter de här selektionerna. Det som saknas är väl de som föds levande men med så grava missbildningar att de inte kan fortplanta sig?

    • Lars Johan Erkell permalink
      maj 19, 2011 8:27 e m

      Båda siffrorna är ungefärliga. Den första grundar sig på uppskattningar från kända mutationsfrekvenser, den andra på att man sekventierat hela genomet hos fyra personer, två syskon och deras föräldrar. Man bygger alltså på ett mycket litet material här, och metoderna verkar inte helt färdigslipade, får jag intrycket av. Man kan alltså inte säga om det är någon skillnad mellan värdena eller hur stor den är, något man ju kunde vänta sig om den här selektionseffekten finns. Framtida studier kanske ger besked här.

      • Christer Romson Lande permalink
        maj 19, 2011 8:36 e m

        Så den första siffran (50 – 100) mutationer gäller alltså för våra ägg och spermier, inte för levande född avkomma?

      • Lars Johan Erkell permalink
        maj 20, 2011 10:15 f m

        Precis. Den motsvarar summan av mutationerna i ägg och spermie.

  2. Anders Gärdeborn permalink
    maj 20, 2011 11:16 e m

    Erkell avslutar: ”Teorin lider också av den svagheten att den omöjligen går att belägga. Hur kan man veta att människor för c:a 6000 år sedan hade ett perfekt genom? Det kan man inte. Ändå är Gärdeborn säker på sin sak.”

    Den teori jag framfört och som kritiseras här är att människans genom degenererar.
    1. Detta går att belägga, även om Erkell menar att det inte gjorts ännu.
    2. Teorin har ingenting som helst att göra med ett perfekt genom för 6000 år sedan.

    Varför dessa skuggridåer Erkell?

    • MrArboc permalink
      maj 24, 2011 7:32 f m

      1: Källa?
      2: Menar du nu att guds design inte var perfekt?

      • Anders Gärdeborn permalink
        maj 25, 2011 10:48 e m

        1. Jag tror du missförstår. Min teori är att människans genom degenererar. Erkell skriver ”Teorin lider också av den svagheten att den omöjligen går att belägga”, dvs han gör den immun mot empiri. Jag påstår att teorin om degenereringen visst är vetenskapligt verifierbar/falsifierbar, och detta kan jag göra utan att ange källa. (Men jag håller med om att det hela är rörigt, eftersom Erkell har fört in en helt irrelevant dimension om ett perfekt genom för 6000 år sedan.)

        2. Ånyo, diskussionen handlar om degenerering av det mänskliga genomet. Jag svarar gärna på din andra fråga, men inte i denna tråd. Diskussionen är tillräckligt grötig som den är.

      • Lars Johan Erkell permalink
        maj 28, 2011 11:12 f m

        Anders, på sid. 112 skriver du: ”Gud skapade människan felfri med en icke-muterad arvsmassa. Vid syndafallet … började dock ett genetiskt förfall genom skadliga mutationer. Det är denna degenerering vi fortfarande idag kan bevittna”. Det finns text med samma innebörd även på andra ställen (se sid. 108). Så ägnar du ungefär 20 sidor åt att argumentera för att jorden är 6000-10.000 år gammal, och säger på sid. 166: ”Jag betonar ännu en gång att huvudorsaken till att jag tror på en ung jord är att jag menar att Bibeln lär det”. Den bibliska tidsuppfattningen är enligt bild 55 på sid. 144 att jorden är c:a 6000 år gammal.

        Nu påstår du att ”Erkell har fört in en helt irrelevant dimension om ett perfekt genom för 6000 år sedan”. Skämtar du?

      • MrArboc permalink
        maj 26, 2011 9:29 f m

        Anders: Jag missförstår inte – men du har helt uppenbart missförstått grundläggande vetenskapsteori. Det du beskriver är en hypotes, och det krävs bevis för att den stämmer innan den kan kallas teori – och falsifieras den en enda gång (på ett enda sätt) får du modifiera din hypotes och börja om med en ny. Denna brist på kunskap om de mest basala grunderna torde förklara en stor del av kullerbyttorna i din bok.

        Jag noterar med intresse att du duckar för min andra fråga.

      • Anders Gärdeborn permalink
        maj 29, 2011 9:35 e m

        Lars Johan,
        Det är ingen hemlighet att jag tror på en ung jord och ett ursprungligt oförstört genom. I denna tråd har du själv dock valt att diskutera om genomet degenereras eller inte, och det är detta jag svarar på.

        MrArboc,
        Ja, jag duckar för din andra fråga. Orsaken är att förhindra dig och Erkell att grumla degenereringsfrågan genom att byta fokus i diskussionen.

      • Lars Johan Erkell permalink
        juni 10, 2011 10:02 f m

        Anders, jag har svårt att se hur du kan separera din tanke om ett perfekt genom för 6000 år sedan från din degenerationshypotes. Om du tänker dig ett tidigare perfekt genom måste det ha skett en degeneration eftersom det finns många skadliga mutationer idag. Enligt evolutionsteorin har det alltid funnits en viss nivå av skadliga mutationer, det följer av evolutionens mekanismer. Frågan är nu om antalet skadliga mutationer tilltar på ett betänkligt sätt, men den frågan är inte vetenskapligt avgjord.

        Men om vi släpper din teori om det perfekta genomet eftersom du inte vill diskutera den, undrar jag vad du har för evidens för att genomet faktiskt degenererar. Du skriver i ett svar till MrArboc: ”Jag påstår att teorin om degenereringen visst är vetenskapligt verifierbar/falsifierbar, och detta kan jag göra utan att ange källa”. Visst kan du påstå det, men du kan inte vänta dig att bli tagen på allvar om du inte har någon evidens för ditt påstående.

      • Anders Gärdeborn permalink
        juni 12, 2011 4:59 e m

        Lars Johan,
        I min bok, den du refererar, ger jag de evidens du efterfrågar mestadels hämtade ur Dr J.C. Sanfords bok ”Genetric Entropy an The Mystery of the Genome”.

        Problemet är alltså inte att jag inte ger evidens, utan att du inte accepterar Sanfords bok som källa.

      • Lars Johan Erkell permalink
        juni 13, 2011 2:05 e m

        Jag skulle vilja uttrycka saken som så så att du hänvisar till källor som inte ger någon evidens. Vare sig i Sanfords bok eller i den artikel av Williams du citerar hittar jag något som tydligt visar att mutationerna tilltar – bara spekulationer.

  3. samuel permalink
    maj 24, 2011 1:15 e m

    Vi kan inte veta hur ett eventuellt perfekt genom skulle se ut. Vilka funktioner i människokroppen har förstörts? har några nya kommit till? Människans livslängd verkar ha gått ner kraftigt om man får tro Bibeln, speciellt efter den genetiska flaskhalsen vid Noas flod, om det fanns andra funktioner i människokroppen som degenererat kan bara spekuleras om.
    Dagens mutationsfrekvens kan inte förutsättas varit samma alltsedan 6000 år. Det skyddande magnetiska fältet kring jorden tycks ha en halveringstid på 2000 år, vilket innebär en ökad skadeomfattning på genomet ju längre tiden går.
    Svårt att veta hur det egentligen är.
    Men om Bibeln är sann, kan vi inte förutsätta att så som världen ser ut i dag såg den även ut för tusentals år sedan, vilket gör det svårt att veta med vetenskaplig exakthet hur det var då vi bara har dagens värden att laborera med. Det hela är mycket omfattande och hur man ser det beror på vilken grund man står.

  4. Johnny Lilja permalink
    maj 15, 2012 7:58 e m

    Javisst Samuel. Det kan också vara så att intergalaktiska blåa vettar förändrat vårt genom. Det beror på vilken grund man står på. Eller gör det?

  5. Sake permalink
    januari 4, 2013 11:57 f m

    Gametogenesen sker utifrån det diploida paternella/maternella genomets allelinnehåll och är mycket väl beskrivet ned på gennivå för bananflugans oogenes. Något som inom parentes ger morfologiska konsekvenser för den framtida zygoten (maternella effekter). Principen har varit känd ännu längre, som t.ex. bevisat av Sturtevant (Sturtevant, A. 1923. Inheritance of direction of coiling in Limnaea. Science 58: 269-270) samt Boycott (Boycott, A. E., Diver, C., Garstang, S. L., and Turner, F. M. 1930. The inheritance of sinestrality in Limnaea peregra (Mollusca: Pulmonata). Phil. Trans. Roy. Soc. London B 219 [1930]: 51-13) vad gäller spiralriktning på snigelhus (vänster/höger-vridning). Vid spematogenesen så sker transkription av de nödvändiga generna innan meios – dvs från det diploida paternella genomet. Det haploida genomet modifieras nämligen starkt, där små, basiska peptider (protaminer) ersätter histoner för att en högre packningsgrad skall kunna uppnås för DNAt och därigenom ge en mer kompakt spermie. Sådana kärnor är genetiskt tysta då packningsgraden/frånvaron av histoner inte är kompatibelt med transkription. Ingen selektion sker därför under gametogenesen, eller i någon av befruktningens faser, utifrån det haploida genomets alleler. Vilket i sin tur gör det möjligt att behålla alleler inom populationer, vilka kunde varit letala (eller åtminstone negativa) för gametens funktioner men samtidigt positiva för adulten eller något annat stadium i utvecklingen.

    • Lars Johan Erkell permalink
      januari 4, 2013 2:12 e m

      Tack för påpekandet! Jag har tagit bort den felaktiga meningen. Det ändrar ingenting i sak, men det var slarvigt av mig att inte kolla upp ordentligt.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s

%d bloggare gillar detta: