Neutrale Mutationen häufen sich in jeder Generation an, sodass einige für immer verbleiben

Beitrag des Monats: August 2014

von
Chris Thompson 

Betreff:    | Ein experimenteller Darwinist stößt an die Grenze...
Datum:      | 02. Aug. 2014
Message-ID: | j-OdnXrY2b2MVkHOnZ2dnUVZ_qSdnZ2d@earthlink.com

Das eröffnende Zitat stammt vom alt-erdbasierten Kreationisten Steady Eddie hier
>>> Why would NEUTRAL mutations be passed on to that individual's offspring?

Die erste zitierte Antwort stammt von Greg Guarino hier
>> I likely have at least several dozen mutations in my DNA; "letters" that
>> do not match either my mother's or father's genome at those sites. None
>> of them were fatal, and none of them have prevented me from reproducing.

>> Auch wenn wir diese Mutationen als "Kopierfehler" beschreiben können, sind sie dennoch Teil meines Genoms; kopiert (meistens) treu Billionen von Malen in die Zellen meines Körpers, insbesondere einschließlich meiner Samenzellen.

>> Was würde verhindern, dass (einige dieser) Mutationen an meine
>> Nachkommen weitergegeben werden? „Selektion" ist keine Antwort, da ich
>> erfolgreich Nachkommen zeugen konnte.
>> Statistisch gesehen sollten etwa die Hälfte der Mutationen eines Elternteils
>> von jedem Kind vererbt werden.

Diese Antwort von Steady Eddie ist hier
> Yes, then half of that in the next generation, until your particular mutations
> exponentially approach zero. Meaning, as your progeny continues to reproduce, your
> particular mutations get CANCELLED OUT quite quickly by the original genome in the
> population (unless, in the case of the wild, a mutation confers an evolutionary
> advantage).

Einrichtung des Beitrags des Monats von Chris Thompson:
I was going to post a one-liner about just how profoundly you're misunderstanding things but that's pointless.

Beachten Sie, dass Chris mit einem Verweis auf eine „neue Funktion eines Proteinrezeptors" beginnt, wie sie von Steady Eddie's in seinem Beitrag zum Eröffnungspost hier dargestellt wird.
Please think on what you wrote here. You are NOT describing something that's "unselected" (as you wrote in a andere Beitrag ). You are describing (without realizing it) a mutation under significant selection pressure – probably more powerful selection pressure than you'd ever see in the wild, other than for a lethal dominant allele.

Erinnern Sie sich, als Sie fragten, wo Ernest Major diese Zahl 10E-08 herhatte? Hier kommt sie ins Spiel. 10E-08 scheint eine recht gute Schätzung für die Mutationsrate bei Eukaryoten zu sein. Somit hat jedes Individuum, das geboren oder geschlüpft wird, eine Anzahl von Mutationen. Einige davon sind schädlich (aber NICHT tödlich, denken Sie daran für später), die meisten sind neutral, und nur sehr wenige könnten vorteilhaft sein.

Lassen Sie uns bei den neutralen Mutationen bleiben. Wissen Sie, wie eine Mutation neutral sein kann? Ein kurzer Rechenvorgang zeigt, dass es 64 mögliche Kombinationen der vier Nukleotide (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin) gibt, die die DNA-Tripletts bilden – jedes Triplet kodiert für eine bestimmte Aminosäure. Ein Triplet kodiert für AUG, das „Start"-Codon, und drei kodieren für „Stop"-Codons, sodass es tatsächlich 60 Triplets für 20 Aminosäuren gibt (AUG kodiert auch für Methionin, also beeilen Sie sich für pedantische Punkte...)

Dies ermöglicht gewisse Redundanzen. Viele Aminosäuren werden von mehr als einem Triplett produziert. Prolin ist ein Beispiel dafür. Prolin wird von mehreren DNA-Tripletts kodiert, einschließlich GGG und GGT. Daher könnte eine Mutation in einem DNA-Triplett auftreten, bei der G durch T ersetzt wird oder umgekehrt, und sie wäre völlig neutral.

Ein anderer Weg, eine neutrale Mutation zu erhalten, wird offensichtlich, wenn man die Struktur von Enzymen betrachtet. Die meisten Enzyme sind ziemlich große Proteine. Der kritischste Bereich ist die Bindungsstelle, an der das Substrat anlagert. Eine Änderung einer Aminosäure dort wird wahrscheinlich die Funktion des Enzyms verändern oder sogar zerstören – das Substrat kann dort nicht mehr binden. Zweitens muss das Enzym eine bestimmte Form haben. Haben Sie schon den Ausdruck „Form folgt Funktion" gehört? Bei Enzymen trifft dies mit vollem Recht zu. Die Form wird durch andere „Ebenen" der Proteinstruktur bestimmt, insbesondere durch Dinge wie van-der-Waals-Kräfte und Disulfidbrücken zwischen Aminosäuren, die weit von der Bindungsstelle entfernt sind. Eine Änderung hier ist etwas weniger wahrscheinlich, zu einer Veränderung oder zum Verlust der Funktion zu führen, aber Mutationen können schwerwiegend sein. Die Sichelzellenanämie ist ein Beispiel dafür: Die Mutation ist keine Änderung an der Sauerstoff-Bindungsstelle, aber die molekulare Struktur wird so verändert, dass das Hämoglobin kollabieren kann, wenn es zu schnell von Sauerstoff entleert wird, wodurch sich das Erythrozyt verformt oder „sichelförmig" wird.

Nun, neutrale Mutationen werden nicht durch das Genom der Population „ausgeglichen". Es besteht eine echte Chance, dass eine Mutation aufgrund der genetischen Drift verloren geht („dummes Glück", wie Sie es richtig ausgedrückt haben). Denken Sie daran – ein Organismus kann ohne Nachkommen sterben, und selbst wenn es sich fortpflanzt, besteht nur eine 50%ige Chance, dass die Mutation von einem seiner Nachkommen vererbt wird. Aber neutrale Mutationen werden im Laufe der Zeit angesammelt. Vergleichen Sie einfach, wie lange es dauert, ein tödliches rezessives Allel aus einer Population zu eliminieren, und es wird offensichtlich, dass neutrale rezessive Mutationen einfach für immer bestehen bleiben werden.

Wie häufen sie sich an, fragen Sie? Nun, sie geschehen einfach immer wieder und immer wieder. 10E-08, erinnern Sie sich? Wie viele Nukleotide haben Sie in Ihrem Genom? Im Durchschnitt haben wir alle etwa ein Dutzend Mutationen, mit denen wir uns abfinden müssen, und das schließt noch nicht einmal die ein, die in unseren Eltern, Großeltern, Urgroßeltern usw. aufgetreten sind. Wenn Sie Kinder haben, wird jedes etwa 6 Ihrer Mutationen erben und ein Dutzend eigene haben. Die meisten sind neutral, einige könnten schädlich sein, und einige könnten vorteilhaft sein. Einige könnten Rückmutationen sein, die tatsächlich eine frühere Mutation in ihren vorherigen Zustand zurückversetzen.

Nun, warum habe ich gesagt, man sich den Unterschied zwischen schädlichen und tödlichen Merkmalen merken soll? Tödliche Allele sind offensichtlich eine Teilmenge schädlicher Allele, stellen aber keineswegs die Gesamtheit der Menge dar. Zu viele Menschen gleichsetzen die beiden Begriffe, und wie wir bei der Sichelzellenanämie sehen (und gleichgültig bei der Huntington-Krankheit, einer tödlichen dominanten Störung, obwohl es dort einen erschwerenden Faktor gibt), wird selbst eine Krankheit, die Sie töten kann, nicht unbedingt verhindern, dass Sie sich fortpflanzen. „Schädlich" im Sinne der Populationsgenetik bedeutet im Grunde nur „reduzierte Fruchtbarkeit" oder „geringere Fortpflanzungserfolge". Es könnte Sie töten, es könnte auch nicht, aber im Durchschnitt werden Sie weniger überlebende Nachkommen haben als jemand, der dieses bestimmte Allel oder Paar von Allelen nicht trägt, aber wahrscheinlich nicht keine Nachkommen.

Dies gilt offensichtlich für Behes Arbeit, und ich habe noch niemanden dabei erwähnt gesehen. Eine Mutation kann sehr wohl schädlich sein (die Mutationen in Plasmodium waren apparently neutral oder nahezu so), aber was ist dann schon? Es sei denn, es handelt sich um einen letalen dominanten Allel, wird es nicht durch Selektion in einer einzigen Generation aus der Population entfernt. Es kann tatsächlich sehr lange bestehen bleiben.

Und wenn es sich um ein schädliches rezessives Allel handelt, wird seine extreme Seltenheit dazu beitragen, dass es zumindest in Bezug auf die Selektion bestehen bleibt. Wenn es rezessiv ist, übt es schädliche Wirkungen nicht aus, es sei denn, es ist mit einer weiteren Kopie der Mutation gepaart – und das bedeutet, dass es höchst unwahrscheinlich ist, dass es negative Auswirkungen auf den Fortpflanzungserfolg des Organismus hat.

Deshalb kann Inzucht/Inzest Konsequenzen haben. Es geht weniger darum, dass eine Person ein Mutant sein könnte – wir sind alle Mutanten. Aber je näher Sie Ihrem Partner verwandt sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie dieselben schädlichen rezessiven Allele tragen, anstatt einen völlig anderen Satz.