DNA-sekventeringsteknologi hjælper forskere med at finde svar på spørgsmål, der har plaget mennesker i århundreder. Ved at kortlægge dyregenomer får vi en bedre forståelse af, hvordan giraffen fik sin lange hals, og hvorfor slangerne er så lange. Genomsekventering giver os mulighed for at sammenligne og kontrastere DNA fra forskellige dyr og finde ud af, hvordan de udviklede sig og blev, hvad de blev.
Men nogle gange står vi overfor et mysterium. Geneme fra nogle dyr ser ikke ud til at omfatte visse gener, der forekommer i andre lignende arter og skal være til stede for at holde dyrene i live. Disse tilsyneladende manglende gener er blevet kaldt "mørkt DNA." Dets eksistens kan ændre vores forståelse af evolution.
For første gang stødte forskere under ledelse af Adam Hargreaves fra Oxford University på dette fænomen under genomsekventering af sandrotter (Psammomys obesus), en art af gerbil, der lever i ørkener. Især ønskede de at undersøge generne i gerbilen, der er forbundet med produktionen af insulin for at forstå, hvorfor dette dyr er specielt modtageligt for type II-diabetes.
Da de søgte efter Pdx1-genet, der kontrollerer insulinudskillelse, fandt de, at insulin manglede sammen med 87 andre gener, der omgiver det. Nogle af disse manglende gener, inklusive Pdx1, er vitale, og dyret kan ikke overleve uden dem. Hvor er de?
Den første ledetråd var, at forskere i flere væv i sandrottens krop havde fundet kemiske produkter, der kunne optræde i henhold til "instruktioner" fra "manglende" gener. Dette ville kun være muligt, hvis gener var til stede et sted i genomet. Og dette ville indikere, at de ikke manglede, men bare forsvandt.
DNA-sekvenserne for disse gener er meget rige på guanin og cytosin, to af de fire "base" -molekyler, der udgør DNA. Vi ved, at cytosin- og guaninrige sekvenser udgør problemer for nogle DNA-sekventeringsmetoder. Og det bliver mere sandsynligt, at de gener, vi ledte efter, var på plads, men vanskelige at finde. Af denne grund kaldte vi denne skjulte sekvens "mørkt DNA" som en henvisning til mørkt stof, der udgør 25% af universet, men som vi ikke kan finde.
Undersøgelse af sandrottegenomet fandt vi, at især i en del af det var der mange flere mutationer end i generne fra andre gnavere. Alle gener i dette hotbed med mutationer var med DNA rig på cytosin og guanin og muterede i en sådan grad, at de var vanskelige at påvise ved anvendelse af standardmetoder. En overmutation forhindrer ofte genet i at virke, men på en eller anden måde sandrottens gener fortsætter med at spille deres roller på trods af den radikale ændring i DNA-sekvens. Dette er en meget vanskelig opgave for gener. Det er som at synge "Katyusha" ved kun at bruge vokaler.
Denne form for mørkt DNA er tidligere fundet hos fugle. Forskere har fundet, at 274 gener er "fraværende" i de i øjeblikket sekventerede aviærgener. Blandt dem er genet for leptin (et hormon, der regulerer energibalancen), som forskere ikke har været i stand til at finde i mange år. Igen har disse gener et ekstremt højt indhold af cytosin og guanin, og deres produkter findes i vævene i fuglene, selvom generne ikke som sådan var i de genomiske sekvenser.
Salgsfremmende video:
En lysstråle i mørkt DNA
I de fleste lærebøger er der en definition, hvorfra det følger, at evolution foregår i to faser: mutation efterfølges af naturlig selektion. DNA-mutation er en almindelig og igangværende proces, der sker fuldstændigt ved et uheld. Naturlig selektion bestemmer, hvilke mutationer der skal gennemgå, og hvilke ikke, normalt afhængigt af hvilket resultat de viste i reproduktionsprocessen. Kort sagt skaber en mutation en variation i en organisms DNA, og naturlig selektion beslutter, om den skal forblive eller droppe det, og det er sådan, evolution sker.
Men lommer med høje mutationer i genomet betyder, at gener på visse steder har en større chance for mutation end andre. Dette betyder, at sådanne foci kan være en undervurderet mekanisme, der også kan bestemme udviklingsforløbet. Dette betyder, at naturlig valg muligvis ikke er den eneste drivende kraft. Indtil nu ser mørkt DNA ud til at have været til stede i to forskellige og almindelige dyretyper. Men det er stadig uklart, hvor udbredt det er. Kunne genomerne til alle dyr indeholde mørkt DNA, og hvis ikke, hvad gør gerbils og fugle så unikke? Det mest vanedannende puslespil vil være at finde ud af, hvilken indflydelse mørkt DNA har haft på dyrs udvikling. I sandrotteeksemplet kan fokuset på mutationen have ført til tilpasning af dyret til ørkenforhold. Men på den anden side kan mutationen væreskete så hurtigt, at naturlig selektion ikke kunne arbejde hurtigt nok til at eliminere noget skadeligt i DNA. I så fald kan skadelige mutationer forstyrre sandrottens overlevelse uden for dets nuværende ørkenmiljø. Opdagelsen af et så mærkeligt fænomen rejser bestemt spørgsmål om, hvordan genomet udvikler sig, og hvad vi måske går glip af i eksisterende genomsekventeringsprojekter. Måske skulle vi vende os om og se nærmere på.og hvad vi måske har gået glip af i eksisterende genomsekventeringsprojekter. Måske skulle vi vende os om og se nærmere på.og hvad vi måske har gået glip af i eksisterende genomsekventeringsprojekter. Måske skulle vi vende os om og se nærmere på.
Ilya Khel
