Sjelden har miljøet endret seg så raskt. På toppen av klimaendringene utsetter vi oss for luftforurensninger, microplastics og enestående nivåer av fett, salt og sukker i maten vår.
Miljøendring er en av tingene som kan produsere store, alvorlige mutasjoner i DNAet vårt som raskt kan føre til sykdom, som kreft forårsaket av stråling. Men vårt DNA inneholder også mange ørsmå skjulte mutasjoner. Selv om de i utgangspunktet ikke har noen innvirkning på oss takket være en boks med genetiske triks som kroppene våre bruker for å beskytte oss, kan disse "kryptiske" variasjonene bygge seg opp over mange generasjoner og deretter bli levendegjort av store miljøendringer.
Nyere forskning har vist hvor viktige disse kryptiske variasjonene er for evolusjonen. Det er en sjanse for at de kan være bak den økende risikoen av problemer som diabetes, kreft og hjertesykdommer, og kan til og med produsere nye sykdommer. Men disse mutasjonene kan også være skjulte gaver fra våre forfedre som gjør at vi raskere kan tilpasse oss problemene vi står overfor, fra medisinske forhold til klimaendringer.
Endringer i DNA kombinert med prosessen med naturlig seleksjon er det som lar arter utvikle seg. Noen genetiske variasjoner gir en selektiv fordel, og det er mer sannsynlig at individene som har dem overlever og videreformidler genene sine, gradvis spredning av dem gjennom arten. Eventuelle endringer som er en ulempe, reduserer overlevelses- eller reproduksjonssjansene for et individ og er mindre sannsynlig at de blir gitt videre til kommende generasjoner.
Buffer mot endring
Kryptisk genetisk variasjon gir oss et tredje alternativ. Noen endringer i DNA har liten eller ingen effekt, og gir verken en fordel eller ulempe, men sakte bygger seg opp gjennom generasjoner. Disse variasjonene skjuler seg på forskjellige måter. For eksempel er enkle organismer i stand til å redusere virkningen av endringer i miljøet på deres biologiske funksjoner ved å bruke en prosess kjent som canalisation. Dette betyr at mindre endringer i deres DNA ikke forårsaker synlige forskjeller.
Noen ganger dupliseres gener til og med i forskjellige deler av DNA, slik at det er redundans i systemet. Eventuelle endringer i det ene genet kan da skjules av det andre.
I komplekse livsformer blir det også sett mange nye varianter fordi vi har to versjoner av de fleste genene våre (en fra mamma og en fra pappa), og en av versjonene er dominerende over den andre. Kryptiske genetiske variasjoner er recessive (ikke dominerende) i dette forholdet, og det viser seg derfor ikke under normale forhold.
Det er også noen veldig små endringer som ikke forårsake noen reell endring til biokjemien til organismen. De bytter kanskje en komponent i et protein for noe veldig likt.
Alle disse tingene fungerer som en buffer mot fysiske endringer, og tillater en oppbygging av variasjon i DNAet som bare blir synlig når det er en betydelig endring i miljøet. Mange forskere innen evolusjonsgenetikk mener at denne kryptiske genetiske variasjonen kan svare på problemet med hvordan arter raskt har kunnet tilpasse seg nye utfordringer i det siste. De finker av Galapagos-øyene hjalp Darwin med å utvikle sin evolusjonsteori, og den raske opprettelsen av de forskjellige typene finker han så, er sannsynligvis et eksempel på kryptisk variasjon på jobben.
Lysende eksperiment: lysrør E. coli bakterie. KPWangkanont / Shutterstock
Det er umulig å observere denne forandringen hos dyr eller i naturen, gitt de tidsfrister som er involvert i flere generasjoner. Men forskere ved University of Zürich nylig brukt E. coli bakterier for å bevise viktigheten av denne variasjonen i evolusjon og tilpasning til nye miljøer.
I sine eksperimenter skapte de et kunstig miljø der bakterier som kunne produsere grønn fluorescens hadde en fordel i forhold til de som produserte gult. Forskerne viste at bakteriekolonier som inneholdt høyere nivåer av kryptisk variasjon, var i stand til å bytte raskere til fluoriserende grønt.
Dette var en bitteliten, ubetydelig forandring for bakteriene, men et veldig tydelig bevis på konseptet om at kryptisk variasjon kan hjelpe en art til å tilpasse seg raskere til miljøendring. Dette kan være veldig viktig for å forstå viktigheten av kryptisk variasjon i mer kritiske systemer som påvirker sykdomsresistens og mottakelighet.
Forskere ved universitetet i Würzburg har vist at nivået av kryptisk genetisk variasjon i Neisseria meningitidis, en bakterie som kan forårsake hjernehinnebetennelse, bidrar til hvor skadelig den resulterende sykdommen er. Dette høyere variasjonsnivået er bare en faktor når bakteriene kommer inn i blodomløpet, men har ingen innvirkning på deres normale miljø i menneskets hals.
En bedre forståelse av hvordan disse bakteriene endres når de er i blodet kan hjelpe oss å bekjempe sykdommer som hjernehinnebetennelse. Vi vil ha en bedre forståelse av hvordan symptomene oppstår og avgjørende kunne være i stand til å takle all antibiotikaresistens gjemt bort i bakteriens DNA.
Skjult potensiale
Vårt eget DNA har også havner høye nivåer av kryptisk variasjon. Potensialet for at kryptiske genetiske varianter gjemt bort i vårt DNA plutselig ikke blir så kryptiske takket være endringer i miljøet, er en alvorlig bekymring.
Selv om vi fremdeles ikke forstår de eksakte effektene av kryptisk variasjon, har flere endringer i DNA-et, som er arvet fra forfedrene, allerede blitt knyttet til økt risiko for sykdommer som f.eks. astma or kreft. For personer med disse endringene er det mer sannsynlig at eksponering for avgass fra bilen har effekt.
Imidlertid kan det også være løsninger så vel som problemer gjemt i DNA. Kan verden kryptisk genetisk variasjon gi oss og andre arter en sårt tiltrengt livline, mens verden varmer som et resultat av klimaendringer? Den økte evnen til å utvikle seg raskt og tilpasse seg, kan være alt som står mellom en art som overlever global oppvarming og utryddelse.
Om forfatteren
Michael J Porter, lektor i molekylær genetikk, University of Central Lancashire
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer
av Bessel van der Kolk
Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Pust: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.
Klikk for mer info eller for å bestille
Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning
av Steven R. Gundry
Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
Klikk for mer info eller for å bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring
av Joel Greene
Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste
av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
