Illustratie: Jim Cooke, foto: Shutterstock
Wat doen blinde holenvissen, dinosaurussen, en de verbrande mensen gemeen hebben? Veel meer dan u wellicht denkt, volgens een gedachte-veroorzakend nieuwe studie.
Nieuw onderzoek dat vandaag wordt gepubliceerd in Current Biology toont aan dat de Somalische blind holenvissen (Phreatichthys andruzzii) ontbreekt een oude DNA-reparatie kit die beschermt veel dieren tegen de schadelijke effecten van zonlicht. Deze observatie maakt totaal zin, gezien het feit dat deze grot levende soorten heeft geleefd, en evolueerde vervolgens voor miljoenen jaren in volledige duisternis. Het systeem verloren, genaamd photoreactivation DNA-herstel functie, de energie van zichtbaar licht voor de reparatie van DNA-schade veroorzaakt door ultraviolette (UV -) licht, en het is te vinden in vele organismen, waaronder bacteriën, schimmels, planten en vele dieren. Deze reparatie kit is een van de redenen waarom planten kunnen koesteren in de zon de hele dag zonder steeds vol met gemuteerde DNA, terwijl de mensen het risico om huidkanker als we zonnen.
Inderdaad, de placenta dieren, een groep met mensen, niet over deze speciale DNA-systeem. Een intrigerend aspect van dit nieuwe onderzoek is dat het potentieel bewijs voor de “nachtelijke knelpunt” – theorie—het idee dat de voorouders van de moderne zoogdieren leefden onder de grond of waren uitsluitend nachtelijke om te voorkomen dat gegeten wordt door dinosaurussen. Zoals de blinde holenvissen, deze vroege zoogdieren evolueerden in totale duisternis voor een langere periode, wat resulteert in de geleidelijke verlies van het licht-geactiveerde DNA-herstel functie. Het is uit deze groep van “knelpunt” zoogdieren die alle placentale zoogdieren ontstaan, wat kan verklaren waarom moderne placentale zoogdieren nog steeds gebrek aan deze erfelijke eigenschap. En waarom de mens nu zo afhankelijk van zonnebrandcrème.
Of tenminste, dat is de heersende theorie. Zoals sommige deskundigen vertelde Gizmodo, deze nieuwe studie is interessant, maar meer werk is nodig ter versterking van de duidelijk verband tussen de levensstijl van onze voorouders en onze ontbrekende DNA-repair-kit.
10 Rudimentaire Kenmerken en Je niet Wist dat Je die Had
Mensen hebben een geweldig talent voor het vastklampen aan het verleden. We hebben allemaal eigenschappen of gedragingen die geschikt…
Lees meer Lees
Use it or lose it. Het is een simpele zin, maar het welbespraakt een evolutionair proces dat bekend staat als ‘ ontspannen selectie.” Dit gebeurt wanneer de overleving of de fitness, van een soort is niet meer afhankelijk van een bepaalde fysieke kenmerken of gedrags-eigenschap. Een onnodige of overbodige eigenschap zal vergaan in een soort als de genetische code die verantwoordelijk is voor die eigenschap degradeert na verloop van tijd, of als mutaties zet hem in iets anders. Dit gebeurt niet ‘ s nachts, en het leidt vaak tot rudimentaire kenmerken. Bij de mens zien we dit in onze verstandskiezen, amandelen, bijlage, en het stuitbeen, ook wel bekend als het stuitje. Uiteindelijk, deze eigenschappen zullen waarschijnlijk verdwijnen als de genetische code die nodig is om te uiten deze eigenschappen verder te verergeren na verloop van tijd.
Voor de Somalische blind holenvissen, ontspannen selectie resulteerde in het geleidelijke verlies van de photoreactivation DNA-herstel functie. Deze functie waarschijnlijk bleek tijdens de vroegste stadia van het leven op Aarde als een bescherming tegen de schadelijke effecten van zonlicht. Nick Foulkes, de hoofdauteur van het nieuwe onderzoek en onderzoeker aan het Karlsruhe Institute of Technology in Duitsland, zei deze reparatie mechanisme is heel efficiënt, wat waarschijnlijk verklaart waarom de meeste planten en dieren hebben behield deze functie voor miljoenen jaren.
Foulkes studies de effecten van de evolutie op de dieren die leven in extreme omgevingen en hoe zij veranderingen in hun DNA. Dit leidde hem naar de Somalische blind holenvissen—een soort die nog niet had elke blootstelling aan UV-of zichtbaar licht voor meer dan 3 miljoen jaar. Genetische analyse toonde aan dat het DNA van de Somalische blind holenvissen onderging mutaties die vernield zijn door licht geactiveerde DNA-herstel functie. Wat meer is, de vis ontbreekt ook een D-box enhancer—een regelgevende versterker die coördineert en stimuleert het DNA-herstel in reactie op zonlicht door het activeren van andere genen. Interessant is dat andere holenvissen soorten lijken te hebben behouden hun DNA-repair kits.
Een Somalische blind holenvissen. Afbeelding: Luca Scapoli/Universiteit van Ferrara
“De Somalische holenvissen heeft zijn leven in volledige duisternis voor miljoenen jaren, terwijl andere holenvissen die onderzocht kunnen zijn geïsoleerd in het donker voor een veel kortere tijd, en in sommige gevallen minder dan 100.000 jaar,” Foulkes vertelde Gizmodo. “Dus deze andere soorten kunnen niet geïsoleerd in het donker lang genoeg om te verliezen photoreactivation. Maar natuurlijk, het kan goed zijn dat er andere grot dieren waar dit is gebeurd, maar tot op heden slechts een klein aantal van de grot van de dieren zijn onderzocht in dit detail.”
Zoals aangegeven, zijn de enige groep van dieren bekend te hebben verloren deze functie zijn de placentale zoogdieren.
“Dit verhoogt de fascinerende mogelijkheid dat onze voorouders kunnen hebben gedeeld een soortgelijke levensstijl met grot van de dieren.”
“Photoreactivation is te vinden in alle levende dingen, van planten, schimmels en bacteriën om te vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zelfs zoogdieren zoals buideldieren—kangoeroes, koala’ s, en opossums goed voorbeeld,” zei Foulkes. “Alleen placentale zoogdieren zoals onszelf tekort. Precies de reden waarom heeft voor een lange tijd een mysterie geweest. Nu, ons het vinden van een vis die heeft ook verloren deze oude genetische reparatie kit, komt als een grote verrassing. Deze vissen niet hebben gezien van de zon of door de effecten van UV-straling voor miljoenen jaren. Dus photoreactivation, die afhankelijk is van licht, kan geen enkel doel dienen. Dit kan ook verklaren waarom deze oude reparatie kit is verloren in deze bijzondere holenvissen en roept ook de fascinerende mogelijkheid dat onze voorouders kunnen hebben gedeeld een soortgelijke levensstijl met grot van de dieren.”
Inderdaad, dit zou een voorbeeld van convergente evolutie, waarin soortgelijke of identieke kenmerken (of in dit geval, het verdwijnen van de kenmerken) worden weergegeven in niet-verwante soorten. De rode draad hier is langdurige blootstelling aan de duisternis. Maar waar Somalische blind holenvissen werden opgesloten in de donkere grotten naar miljoenen jaren, vroege zoogdieren leefden in het donker, hetzij als gevolg van nachtelijke woon-of ondergrondse levenswijze, om te voorkomen dat dateert van vóór op door dinosaurussen. Zoogdieren eerst ontwikkeld rond 200 miljoen jaar geleden, de besteding van zo ‘ n 130 miljoen jaar onder de niet-vliegende dinosauriërs.
“De vondst is fascinerend het is het eerste verslag van een organisme buiten zoogdieren, die heeft verloren UV-gemedieerde DNA-herstel, en het feit dat ze blijkbaar verloren vanwege hun donkere omgeving mooi past bij de hypothese dat de mens verloren hebben hetzelfde vermogen als gevolg van onze nachtelijke verleden in zoogdieren evolutie,” Nicolas Rohner, een wetenschapper aan de Stowers Instituut en een expert op het holenvissen die was niet betrokken in dit onderzoek, vertelde Gizmodo. “De resultaten zijn verrassend, omdat een aanverwante studie in een andere holenvissen soorten heeft gevonden het tegenovergestelde. In deze studie vonden de auteurs holenvissen te hebben [functionele] DNA-reparatie. Dit betekent dat verschillende holenvissen soorten maken gebruik van verschillende strategieën om te overleven in schijnbaar vergelijkbare omstandigheden.”
Aniket Gore, een wetenschapper die werkt bij het Laboratorium voor Moleculaire Genetica aan het National Institute of Child Health and Human Development, zei de nieuwe studie is een “heel goed gedaan, zorgvuldige analyse.”
“Het begrijpen van de moleculaire mechanismen achter het DNA-repair systemen die essentieel zijn voor het ontwikkelen van effectieve therapeutische benaderingen voor verschillende ziekten, waaronder kanker,” Gore, die niet deelnemen aan het nieuwe onderzoek, vertelde Gizmodo. “De studie benadrukt dat het unieke model-organismen, zoals de holenvissen, onthullen antwoorden op fundamentele vragen met betrekking tot de menselijke gezondheid en ontwikkeling.”
Als voor de claim dat de dinosaurussen zijn de reden dat de mens moet zonnebrandcrème, Gore zei: dat is een beetje een stretch. Hij beweert er zijn verschillende andere mogelijkheden om uit te leggen waarom mensen verloren het licht-geïnduceerde DNA-repair systeem, terwijl andere DNA reparatie mechanismen, namelijk de NER (nucleotide excisie reparatie) en BER (base excision repair).
“Eén mogelijkheid is dat de NER en BER kan repareren veranderingen in de DNA sequentie onafhankelijk van licht en dus kunnen ze werken zelfs in het donker van de nacht of in bewolkte omstandigheden waardoor ze zeer effectieve reparatie van systemen op te lossen mutaties.”
In andere woorden, misschien zoogdieren waren niet alleen afhankelijk van de photoreactivation reparatie kit, gezien de effectiviteit van andere DNA reparatie mechanismen.
Gizmodo ook bereikt David M. Grossnickle, een evolutionair bioloog van de Universiteit van Chicago en een expert op het vroege zoogdieren evolutie, om zijn kijk op de nieuwe studie.
“De schijnbare convergente evolutie in placentals en de Somalische blind holenvissen is echt interessant, en ik denk dat er een enorm potentieel voor toekomstige studies om uit te breiden op deze resultaten,” Grossnickle vertelde Gizmodo. “De studie geeft indirecte steun voor de hypothese dat placentale zoogdieren verloren de photoreactivation DNA-herstel functie, want zij waren nachtdieren en niet is blootgesteld aan zonlicht.”
Grossnickle zei: dit is een welkome toevoeging aan onze groeiende kennis van de vroege zoogdieren ecologie en gedrag, maar het is belangrijk om te erkennen dat de twee andere groepen van levende zoogdieren—pouched buideldieren, zoals kangoeroes, en leg monotremes, zoals het vogelbekdier—behouden de photoreactivation DNA-herstel functie. Naast deze drie levende groepen (placentals, buideldieren, en monotremes), Grossnickle zegt er waren tal van andere vroege zoogdieren groepen waren zeer divers in het Mesozoïcum (de tijd van de dinosaurussen), maar zijn nu uitgestorven.
“Placentals niet te zien op de scène tot het einde van het Mesozoïcum,” verklaarde Grossnickle. “Dus het onderzoek heeft implicaties voor de placentale zoogdier evolutie, maar het betekent niet dat alle zoogdieren ervaren een nachtelijke knelpunt in het Mesozoïcum. Ik dring er voorzichtig bij het toepassen van wat we weten over de oorsprong van de placenta naar ons verhaal van alle zoogdieren.”
De verbinding tussen blind holenvissen en verbrande huid kan een sprong, maar het is niet helemaal schandalig. Het idee dat een aantal van onze kenmerken zijn terug te voeren tot de tijd van de dinosaurussen is geheel aannemelijk, gegeven dat de eerste zoogdieren ontstonden toen. Wat is er nu meer bewijs, zowel paleontologische en de genetische, de versterking van dit buitengewone claim.
Tot dan, geef dan ook de zonnebrandcrème.
[Current Biology]
Deel Dit Verhaal