Nieuws

2 dec 16 dwdd university Robbert Dijkgraaf zeer boeiend college: terugzien!
21 nov 16: Persbericht: KNAW: genome editing vraagt om publiek debat en heldere regelgeving
18 nov 16: Volkswagen schrapt 30.000 banen door dieselschandaal en transitie naar elektrische auto
16 nov 16: 100.000e elektrische auto rijdt op de Nederlandse weg (AD)
10 nov 16: Is Erik Verlinde de nieuwe Einstein? Sterrenkundige Margot Brouwers resultaten wijzen er op dat Verlindes theorie klopt!
8 nov 16: Nederlander Erik Verlinde komt met baanbrekende theorie over zwaartekracht
8 nov 16: Chimpansees winden draderige algen als spaghetti om een stokje nrc


*) zie hier. [ Archief Actualiteiten ]

12 januari 2012

Waarom DNA? (2) Alternatief DNA

Even een kort blogje in telegramstijl naar aanleiding van vragen en opmerkingen van blogbezoekers. Wat ik bedoel met 'alternatieven voor DNA' zijn niet de DNA-vormen als Z-DNA of B-DNA, want dat is nog steeds DNA. Wat ik bedoel zijn chemische alternatieven voor DNA. Ik heb hieronder een lijstje gemaakt van alles wat ik gevonden heb (méér dan ik aanvankelijke dacht):
  • DNA: Deoxy-ribo Nucleic Acid (bevat deoxy-ribose in de backbone)
    Dit is de huidige universele standaard voor informatie opslag in het leven op aarde
  • RNA: Ribo Nucleic Acid (deoxy-ribose is vervangen door ribose)
    Dit is de huidige standaard voor duizend nuttige andere taken! Zie ook [7]
  • pRNA: pyranosyl-RNA (kan niet met RNA paren?)
    "the pyranosyl isomer of RNA (p-RNA), exhibits Watson-Crick pairing that is far stronger than that in RNA" [2].
  • TNA: Threose Nucleic Acid  (-ribose vervangen door threose, tetrose)
    Tetrose sugars with their four-carbon ring structure could be more readily synthesized in a prebiotic world than the pentose sugars of DNA and RNA because they can be assembled directly from two identical two-carbon fragment [1]. "It was possible to match the geometry of the analog to that of RNA" [1]
  • PNA: Peptide Nucleic Acid (-ribose vervangen door N-(2-aminoethyl)-glycine) [4][5]
    "It has been hypothesized that the earliest life on Earth may have used PNA as a genetic material due to its extreme robustness, simpler formation and possible spontaneous polymerization at 100°C" (wiki)
  • GNA: Glycol Nucleic Acid (-ribose vervangen door glycerol)
    "Interestingly, the Watson-Crick base pairing is much more stable in GNA than its natural counterparts DNA and RNA as it requires a high temperature to melt a duplex of GNA. It is possibly the simplest of the nucleic acids, so making it a hypothetical precursor to RNA". (wiki). "GNA is structurally the most simplified solution for a phosphodiester-containing nucleic acid backbone and thus constitutes a promising candidate for initial genetic molecules of life. Unique combination of high duplex stability, base pairing fidelity, and easy synthetic access of its nucleotides" (Duplex Structure of a Minimal Nucleic Acid), (A Simple Glycol Nucleic Acid) [15 Feb]
  • HNA: hexitol nucleic acid
    hexitol is een 6-ring i.t.t. ribose dat een 5-ring suiker is. Alternatieve backbone: suiker vervangen door hexitol. HNA duplexes are even more stable. Normal Watson−Crick base pairing, similar base stacking patterns
  • As-DNA: DNA waar fosfaat is vervangen door Arseen! Dit is erg controversieel en onbewezen! Zie een paar oude blogs: [3] Maar is erg nuttig om flexibel te blijven denken.

Merk op dat steeds de -ribose, of in ieder geval iets in de backbone, is vervangen. Ribose is onderdeel van de 'backbone' (ruggegraat) die de bases (A,T,C,G) in het DNA verbinden. De basevolgorde (niet de bases zelf) is de genetische code die de informatie bevat voor de aanmaak van eiwitten. Wanneer je iets in de backbone vervangt, tast je niet de genetische informatie aan. Dus: waarom zou je de backbone niet mogen wijzigen? Dat mag wel. Je kunt het proberen en kijken wat er gebeurt.

Alternatieven scheppen keuzevrijheid
Juist omdat er chemische alternatieven voor DNA bestaan, ontstaat de vraag: Waarom DNA? Waarom heeft het leven DNA gekozen? Omdat er toen (bij het ontstaan van het leven) niets anders voorhanden was? Maar als de alternatieven TNA, PNA, GNA spontaan op de prebiotische aarde gesynthetiseerd konden worden, dan waren er wel degelijk alternatieven, en waarom zijn die dan niet gebruikt? Of zijn ze wel gebruikt maar hebben ze geen sporen achtergelaten? Is DNA de winnaar van vele andere erfelijkheidsmoleculen?

Eisen aan levensvatbare alternatieven voor DNA
  1. moeten als backbone voor de 4 bases kunnen dienen
  2. moeten dubbele helix kunnen vormen met bases in het midden
  3. moeten zichzelf kunnen repliceren
  4. moeten makkelijker dan RNA pre-biotisch gesynthetiseerd kunnen worden
  5. moeten kunnen paren met RNA om als overgangsfase te kunnen dienen naar een DNA wereld (compatibiliteits eis)
Voorbeeld TNA
TNA voldoet aan eis 1, 3, 4, 5. Eis 2 waarschijnlijk ook, maar weet ik niet zeker. Eis 5:  TNA kan met RNA paren, een TNA-RNA dubble helix vormen. Hieronder Threose en Ribose vergeleken:
De pre-biotische synthese van TNA
is makkelijker dan die van RNA. [1]

Omdat TNA (met threose in plaats van ribose) makkelijker abiotisch is te synthetiseren is het een kandidaat voor een voorloper van RNA. Eis 5 (compatibilitiets eis) is natuurlijk een beperking die we met terugwerkende kracht moeten opleggen omdat we nu eenmaal weten dat RNA en DNA de winnaars zijn. Maar dat wil niet zeggen dat er toen geen andere alternatieven zijn gevormd.

DNA is niet vanzelfsprekend
Het lijkt erop dat er alternatieven zijn die voldoen aan de 5 bovengenoemde eisen Maar ik moet dat nog beter uitzoeken. Zoveel is duidelijk dat we deze alternatieven voor DNA serieus moeten nemen. Zeker is wel dat we niet meer als vanzelfsprekend of onvermijdelijk mogen aannemen dat alle leven op DNA en RNA gebaseerd moet zijn. Alsof de prebiotische chemie onvermijdelijk DNA of RNA als eindresultaat zou hebben. Op andere planeten kan het eindresultaat anders uitgevallen zijn.

Evolutie handboeken
 

Als je eenmaal dit inzicht hebt, is het best verbazend dat evolutiehandboeken nauwelijks aandacht besteden aan dit fundamentele probleem en soms net doen alsof DNA of RNA het enige molecuul is dat geschikt is als erfelijkheidsdrager. Alsof er geen keuze was. Bij een inclusieve evolutietheorie (dus inclusief ontstaan van het leven) hoort een verklaring waarom RNA en DNA het hebben gewonnen. De evolutietheorie mag niet beperkt zijn tot een verklaring van de genetische code (lastig genoeg!) of base volgorde (A,T,C,G) of aminozuurvolgorde in eiwitten. Op zijn minst zou ik een evaluatie willen zien van de voor- en nadelen van DNA en haar alternatieven. Het evolutiehandboek dat nog het beste uit de bus komt is Freeman, Herron (2007) Evolutionary Analysis dat op p. 657 kort een aantal alternatieven noemt als voorlopers van de RNA-world. Strickberger's Evolution Fourth edition (2008) noemt kort de mogelijkheid van ribose-like analogues (ribose vervangers) op p. 130 -131. Toegegeven: je leest er makkelijk overheen. Zeker als je niet de vraagstelling en inzichten hebt, die ik nu heb. In Barton et al (2007) kon ik niets vinden. Excuus voor biologen: je hebt hier diepgaande biochemische kennis voor nodig om hier iets zinnigs over te zeggen...

DNA is niet perfect
Wat me verbaasde bij dit onderzoek is dat sommige alternatieven een sterkere base paring (base pairing) hadden dan DNA! Dus DNA is niet perfect! In dat opzicht tenminste. Is DNA een compromis? Dit alles maakt het hele verhaal bijzonder spannend.

RNA toch spontaan?
Later vond ik nog een publicatie [8,9,10] waarin aangetoond werd dat ondanks alle mislukte pogingen om RNA abiotisch te synthetiseren, het toch mogelijk bleek. Op een zeer onorthodoxe manier, waar nog niemand de afgelopen tientallen jaren aan gedacht had. Dit is wat je noemt thinking outside the box. Zijn de alternatieven overbodig? Maybe, maybe not. Als de alternatieven makkelijk(er) gevormd worden op de primitieve aarde, dan is en blijft er een keuze probleem. De vraag blijft: Wat is de meest waarschijnlijke route temidden van alle chaos naar RNA en DNA?

Wat was de chemicalieën inventaris?
Als je de literatuur leest valt op dat men het niet echt eens is over welke chemische vrbindingen er aanwezig waren op de vroege aarde. Het lijkt alsof men top-down terugredeneert vanaf DNA en RNA en dan beredeneert 'wat er nodig is'. Begrijpelijk, maar niet helemaal correct. Als je het DNA keuze probleem echt wilt begrijpen moet je de chemische verbindingen bottom-up voorspellen die gevormd konden worden uitgaande van eerste beginselen. En het is ook wel handig om te weten of het leven op de bodem van de oceaan, langs de randen van een vulkaan, in een getijden-zone of in een 'warme vijver' is ontstaan.

Conclusie
Dat er maar één erfelijkheids molecuul (DNA) kan zijn is onbewezen en zeer twijfelachtig. Ook is onbewezen dat DNA niet te verbeteren is. Echter, de alternatieven zijn niet even grondig getest als DNA. Dat er goede alternatieven kunnen zijn, zeker niet alleen in de prebiotische fase, maar óók om het leven op een planeet op te baseren, opent een heel nieuw gezichtspunt in de evolutietheorie. Op de implicaties daarvan zal ik zeker nog eens terugkomen.

Bronnen
  1. Leslie Orgel (2000) A Simpler Nucleic Acid, Science 17 November 2000: Vol. 290 no. 5495 pp. 1306-1307 (belangrijk artikel van de beroemde biochemicus en Origin of Life onderzoeker)
  2. M. Beier et al (1999) Chemical Etiology of Nucleic Acid Structure: Comparing Pentopyranosyl-(2'→4') Oligonucleotides with RNA) Science 29 January 1999: Vol. 283 no. 5402 pp. 699-703
  3. Bacterie ontdekt die arsenicum in plaats van fosfor gebruikt mijn blog 2 dec 2010 (de titel had moeten zijn: ...arsenicum in DNA...!)
  4. Triple Helix: Designing a New Molecule of Life, Scientific American, December 2008 (gaat over Peptide nucleic acids) (gratis)
  5. PNA Peptide Nucleic Acid 
  6. Aaron E. Engelhart and Nicholas V. Hud (2010) Primitive Genetic Polymers (lang artikel, maar gratis. Betoogt dat DNA ge-optimaliseerd is voor haar taak door een evolutionair proces)
  7. Biochemistry Revisited Blogspot Why is DNA (and not RNA) a stable storage form for genetic information? January 26, 2008 (is een net iets andere probleemstelling) 
  8. Matthew W. Powner, Béatrice Gerland, John D. Sutherland (2009) Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions, Nature 459, 239-242 (14 May 2009)
  9. Met begeleidend commentaar: Jack W. Szostak (2009) Origins of life: Systems chemistry on early Earth, Nature 459, 171-172 (14 May 2009) (News and Views): "Of course, much remains to be done. ... it will stand for years as one of the great advances in prebiotic chemistry." 
  10. Chemist Shows How RNA Can Be the Starting Point for Life (NewYorkTimes, 13 mei 2009) leesbaar artikel, voorbeeld van outside the box thinking, gaat over #8 en #9.


Met dank aan Martin en Nand.
Update (GNA, HNA): 15 feb 2012

26 opmerkingen:

nand braam zei

@ Gert
Ik kom toch nog eens terug op de mogelijkheid van ringvorming en de daarbij horende ringspanning (moet zo gering mogelijk zijn).
De ringvorm van de tetrose die jij tekent is een vijfring (4xC + 1xO), zodat voor koolstof de afwijking van de tetraëderhoek niet groot is en dus de ringspanning gering en de getekende verbinding stabiel zal zijn. Echter de interne ringsluiting (vanuit de open keten)bij suikers verloopt gemakkelijk via de zuurstof met dubbele binding vast aan koolstofatoom 1 en de OH-groep aan het vóórlaatste C-atoom en niet de OH-groep van het laatste C-atoom.
Als een tetrose (open keten) een interne ring moet vormen, moet het minimaal een vijfring worden, anders is de ringspanning te groot. Dat betekent dat de OH-groep aan het laatste C-atoom (niet het voorlaatste C-atoom) moet combineren met de zuurstof dubbel gebonden aan het eerste C-atoom. Deze ringvorming is, volgens mij, veel minder waarschijnlijk dan de ringvorming (vanuit de open keten) bij een pentose (OH-groep voorlaatste C-atoom heeft de voorkeur).
Ik heb dan ook wat moeite met de zin: “Omdat TNA (met threose in plaats van ribose) makkelijker abiotisch is te synthetiseren is het een kandidaat voor een voorloper van RNA”.

Een tetrose is wellicht gemakkelijker te synthetiseren abiotisch als open keten, maar dan heb je nog niet de ringstructuur, die nodig is. Dat lijkt me niet zo gemakkelijk, zie bovenstaand verhaal. Waarschijnlijk gaat het om evenwichten. Bij een pentose zal de hoofdmoot van de moleculen zich in de ringvorm bevinden, de minderheid in de open keten vorm. Bij een tetrose lijkt me dat andersom te zijn.
Gert, het zijn maar losse gedachten. Ik heb dit niet uitputtend gecontroleerd.

gert korthof zei

Nand, ik ben geen biochemicus, jij wel. Ik moet afgaan op Leslie Orgel en collegas. Als er iets niet klopt met de ringvorming van threose hoe kan Orgel dan schrijven:
"TNAs: These molecules have threose rather than ribose in their sugar-phosphate backbones and yet retain many of the properties of RNA including the ability to pair up in double helices."

Dus, hoe kunnen ze dan een dubbele helix vormen?
En:

"However, the discovery that a six-atom repeat is not an essential feature of early genetic material led to the realization that one of the tetrose sugars, threose [HN12], might form the basis for polymers with a five-atom repeat and a stereochemistry compatible with that of RNA."

"TNAs form stable double helices with complementary RNAs and DNAs."

Overigens, kende je de problematiek van alternatief dna? Ben je het wel eens met mijn slotconclusie?

nand braam zei

@ Gert
Wie ben ik om Lesley Orgel te bestrijden? Ik ben maar een simpele leraar chemie in ruste, geen onderzoeker op een topinstituut. Mijn kennis van de suikers paste ik toe op dit onderwerp en zo kwam ik tot mijn reserves, die ik overigens nog steeds heb.
Ik had wel eens gehoord van alternatief DNA. Door jouw artikel weet ik nu wat ermee bedoeld wordt. Daarvoor dank. Met je conclusies heb ik weinig moeite. Er zijn veel suikers die een ringvorm hebben (b.v. ook glucose) en die ook een verbinding kunnen aangaan met A,T G en C.

gert korthof zei

Nand, glucose in plaats van ribose in DNA: zou dat passen? Is dat een alternatief DNA? dus glucose-DNA! misschien is het nadeel dat het een energierijke voedingsstof is... Maar kan het?

nand braam zei

@ Gert
Ik zie niet in waarom het “ theoretisch” niet zou kunnen. Glucose in ringvorm is echter een zesring (5xC+ 1xO) dus een enigszins andere ( driedimensionale) ruimtelijke structuur dan bij een desoxyribose-ring). Die ruimtelijke structuur ( van de back-bone) lijkt me toch niet onbelangrijk. Het gaat om heel lange ketens die “slim”” compact opgevouwen moeten kunnen worden. Vergelijk het met een mammout-tanker. Een paar graden uit koers stelt op korte termijn weinig voor, op lange termijn leidt het tot een heel ander eindresultaat!. Gert, nogmaals dit zijn “losse gedachten” niet echt goed wetenschappelijk onderbouwd. Wat “theoretisch” wellicht mogelijk is, kan in de praktijk van de evolutie falen wegens “slechte concurrentiepositie” in vergelijking met een ander systeem. Dat was ook de kern van mijn kritiek op de tetrosering-backbone uit mijn vorige post.

gert korthof zei

Nand, Eschenmoser argues convincingly that hexoses are not just popular today but were more than likely to have formed under prebiological conditions. Why, then, he asks, did nature choose pentoses and not hexoses as the sugar building blocks of nucleic acids?
...
Notice how in the hexose universe (unnatural, and even more so ours) the bases are attached at a very different angle. Computer modeling and experiment show that the hexose-DNA does not form helical structures. Hexose-DNA strands pair differently, pair more strongly, and thus are much less prone to the ready pairing-unpairing that is characteristic of normal pentose-DNA.
http://discovermagazine.com/1993/aug/unnaturalacts254
(wat is google + internet toch een fantastische informatiebron!)

We vinden het vanzelfsprekend dat DNA een helix is. Maar waarom? Moet het? Wie durft er te beweren dat andere vormen uitgesloten zijn? NB: pair more strongly: dat vind ik buitengewoon intrigerend. betere base paring lijkt me een groot voordeel: minder mismatch, minder mutaties.

Het team van Eschenmoser onderzoekt precies wat ik ook zou willen weten: wat zijn de relatieve voor- en nadelen van alternatieve DNAs?
"Crystal structure of homo-DNA and nature's choice of pentose over hexose in the genetic system' (2006) (recent!)

DEEN zei

"Wat me verbaasde bij dit onderzoek is dat sommige alternatieven een sterkere base paring (base pairing) hadden dan DNA!"
Maar is een sterkere paring dan wel zo'n voordeel? De base paren moeten toch verbroken worden voor transcriptie en replicatie?
"We vinden het vanzelfsprekend dat DNA een helix is. Maar waarom? Moet het?"
Inderdaad, daarom vroeg ik me ook af waarom je dit als eis nummer 4 toegevoegd had.

DEEN zei

@nand braam:
"Het gaat om heel lange ketens die “slim”” compact opgevouwen moeten kunnen worden."
Aan de andere kant hoeven eventuele voorlopers van DNA helemaal niet zo efficiënt geweest te zijn. En voor het meest primitieve leven hoeven de ketens wellicht ook al niet heel lang geweest te zijn.

gert korthof zei

DEEN, "is een sterkere paring dan wel zo'n voordeel?" te zwakke paring lijkt mij niet goed, zou te vaak base mismatch veroorzaken = mutatie. Maar als AT en CG base paring vergeleken met andere DNA structuren relatief zwak is, dan is dat zeer informatief, en zet je tot nadenken. Ook zou er een verschil zijn in de sterkte van paring van AT en CG. Er is dus speelruimte. Wat is optimaal? Wat is belangrijker: stabiliteit of flexibiliteit? En wat is de rol van eiwitten in de stabiliteit en unpacking? Brainstormen!

Eis 2 spreekt over helix. In ieder geval lijkt mij essentieel dat basen met elkaar paren, dus moeten a d binnenkant zitten. Maar het hele blog Waarom DNA? is meer een brainstormen dan een definitief verhaal, want voor mij is Waarom DNA? een kettingreactie van nieuwe gedachtes...

gert korthof zei

Helaas klopt de tijdsaanduiding van de comments niet meer sinds de nieuwe layout die blogspot ongevraagd ingevoerd heeft. (loopt 9 uur achter lijkt het).

nand braam zei

Blogspot is vreemd bezig kennelijk. Op dit blog is de layout en tijdsaanduiding veranderd kennelijk zonder mededeling vooraf. Niet erg verder. Bij Emanuel Rutten (ook blogspot)is bij mij de manier om te reageren veranderd. Niet erg verder. Bij “de lachende theoloog” (ook blogspot) zijn voor mij de veranderingen het grootst. Het laatste verhaal (Een rechtvaardiging van het geloof)is geamputeerd en het deel dat over is, is gekoppeld aan het voorlaatste verhaal. De reacties bij het laatste verhaal worden niet meer ingelezen. Wel vervelend. Er zijn vaker van dit soort problemen met de browser IE9, die ik heb, heb ik begrepen. Hopelijk verdwijnen de problemen ook weer in de loop van de tijd.

Gert, over brainstormen gesproken. Ik kom vanavond, denk ik , met een voor jou, denk ik , verrassende brainstorm over DNA. Nu even geen tijd.

gert korthof zei

Nand, ik ben zééér benieuwd!

nand braam zei

@ Gert
Ik zie dat je niet gek opkijkt van mijn “chemisch-technische” gedachten over de DNA-problematiek die jij aankaartte. Wat ik wel zeker weet is dat je de volgende redenering zeker zult afwijzen. Toch kan het geen kwaad, denk ik, om die redenering toch te geven (wellicht eye-opener voor een enkeling) op het gevaar af dat ik een stoet (nieuwe) atheïsten over me heen krijg.

Kijk naar de idee van theïstische evolutie, meer speciaal de procestheologie. In de procestheologie stelt men dat God de wereld doet zijn, door immanent object van haar verlangen te zijn, maar óók en prominent dat God door de wereld beïnvloedt wórdt, of beter: dat God zich verandert aan de wereld. Zo verenigt dit beeld immanentie én transcendentie; en het is een onpersoonlijk én persoonlijk beeld van de relatie God-wereld. Wanneer iemand binnen een zienswijze als hier gepresenteerd van “design” zou willen spreken dan zou dat gespecificeerd moeten worden als “tweede orde design”. Het betreft niet een idee van God die in directe zin ordonneert dat er een wereld moet komen met levende wezens en intelligente wezens, of dat de dinosaurussen moeten uitsterven, of dat er dan en daar in de geschiedenis een aardbeving moet plaats vinden etc. Dat zou een “direct design” of “eerste orde design” zijn. Maar zoals aangegeven, de goddelijke attractie is geen aansturen op een vast punt, maar een wens of plan dat ieder gebeuren wordt wat het gegeven de omstandigheden het “mooiste” kan worden, waarbij de concrete invulling van “wat” dat meest wenselijke is dus afhangt van de contingente omstandigheden. Iets preciezer: dat “plan” kan qua formele invulling onveranderlijk zijn (“het beste in de gegeven omstandigheden”), maar is qua materiële invulling variabel.

Terug naar de discussie over DNA. Gegeven de contingente omstandigheden is de deoxyribose-ring als backbone tijdens de evolutie uiteindelijk als beste uit de bus gekomen. Een voorbeeld van “tweede orde” design??? We waren aan het brainstormen, toch?

gert korthof zei

Nand, brainstormen over de structuur van DNA en dan komt God uit de bus! Dat had ik niet verwacht van een scheikundige! God en gelovigen komen zeker nog aan bod in toekomstige blogs, wees gerust! Maar ik ben nog niet klaar met DNA!
Ik heb nog vragen over je brainstorm die meer te maken hebben met DNA en evolutie. Is het jouw opvatting dat de huidige DNA structuur de beste is temidden van de alternatieven? Zou je het verbazingwekkend, teleurstellend, etc vinden als bij een grondige test van alternatieve DNAs DNA niet als de beste uit de bus kwam? Dat het te verbeteren is? Hanteer je het als stilzwijgend axioma dat de huidige DNA structuur de beste is? (geplaatst om 10:16)

Rob van der Vlugt zei

@Nand Braam,

Wat een prachtige denkconstructie ! Na een paar keer lezen kreeg ik zowaar het gevoel dat ik begrijp wat er staat.
De vraag die in me opkomt is echter: Is dit nu een oprechte poging om een natuurwetenschappelijke verklaring te vinden voor een structuur en processen zoals we die in de natuur aantreffen, of is het een poging tot het vervullen van de persoonlijke wens om een vermeende designer toch een plaatsje te verschaffen binnen de natuurwetenschap?
Beiden zijn wat mij betreft even legitiem, in het tweede geval vraag ik me dan echter af hoe een leek als ik de redenering i.p.v. nietszeggend als veelzeggend moet gaan ervaren.

nand braam zei

@ Gert @ Rob
Ik sluit zeker niet uit dat DNA te verbeteren is. De evolutie gaat nog steeds door. We stuiten dan ook weer op het punt waar we het al vaker over gehad hebben dat de mens in toenemende mate invloed heeft op de evolutie “overall”, waardoor de biologische evolutie niet meer echt vrij verloopt. In het laboratorium kunnen we experimenten doen om DNA te verbeteren, proberen alternatief DNA te maken etc. Ik sluit niet uit dat hierin veel bereikt kan worden. Zo is het de mens ook gelukt om in het chemisch laboratorium kunstmatig veel natuurstoffen na te maken . Hoe die invloed van de mens op de evolutie “overall” ingeschat moet worden, blijft voorlopig een heel moeilijke kwestie. Zelf denk ik dat het zeer betekenisvol is dat de mens dit inmiddels allemaal kan. Toenemend bewustzijn/intelligentie in de loop van de evolutie lijkt me niet zonder betekenis en koppel ik persoonlijk niet aan louter toevallige processen. Vandaar mijn voorkeur voor “tweede orde design” in het kader van de procestheologie. En dat is dan eigenlijk ook indirect een antwoord aan Rob : voor de één zijn bovenstaande redeneringen (die niet origineel van mij zijn) nietszeggend, voor een ander ( voor mij bv.) veelbetekenend.

gert korthof zei

Nand, nog even terugkomend op een opmerking in je vorige comment: "Gegeven de contingente omstandigheden is de deoxyribose-ring als backbone tijdens de evolutie uiteindelijk als beste uit de bus gekomen.".
'tijdens de evolutie': maar betekent dat normale evolutie van willekeurige mtuaties en niet-random natuurlijke selectie zoals evolutiebiologen die hanteren? dat is ongerichte evolutie.

"De evolutie gaat nog steeds door.": is een interessante opmerking! Maar als je verbeteringen in de natuur zult aantreffen dan zal het zijn in één soort of in een groep van soorten die van elkaar afstammen. Want innovatie begint in één individu met één mutatie of een reeks van mutaties in dezelfde lijn.

"de mens in toenemende mate invloed heeft op de evolutie “overall”, waardoor de biologische evolutie niet meer echt vrij verloopt."
Dit heb je vaker gezegd maar is alleen potentie geen realiteit.
Als chemici in het lab verbeterd alternatief DNA heb gesynthetiseerd is dat niet op eens een eigenschap van de menselijke soort geworden! Zo gaat dat niet!
Geef één voorbeeld uit werkelijkheid van 'die invloed van de mens op de evolutie “overall” ". Die is er niet. Niet in de zin van verbetering van het menselijk genoom. Dat zou nl positieve eugenetica zijn (zie Hamilton blog). [gepost 9:16]

harry pinxteren zei

update
zie de verhalen over de MAGE en GAGE technologie, van G. Church, het onderzoek van het Broad Institute en Greg Venter c.s. bijvoorbeeld, en de discussie die Freeman Dyson in 2005 startte. Het punt is niet dat 'tweede orde design' zoals het in theistische kringen heet (intelligent designed selection, zo noemt Greg Venter het) nog niet op grote schaal is gerealiseerd en synthetisch DNA 'nog geen eigenschap van de menselijke soort is geworden, het hele punt is dat we 'die soort die kennis ueberhaupt heeft kunnen ontwikkelen en dus de metaforen van Darwin over natuurlijke selectie letterlijk waar gaat maken, maar dan precies anders dan hij bedoelde. (maar daar ging zijn theorie ook niet over!)

Marleen zei

@Gert, je schrijft: 'Wat me verbaasde bij dit onderzoek is dat sommige alternatieven een sterkere base paring (base pairing) hadden dan DNA! Dus DNA is niet perfect! In dat opzicht tenminste. Is DNA een compromis?'
Je kunt DNA niet echt een compromis noemen al bedoelen we misschien hetzelfde, nl. dat DNA waarschijnlijk de juiste sterkte van base paring heeft. Bij een zwakkere binding valt het uiteen, bij een sterkere binding kunnen de polymerasen er niet bij. Ik ben er van overtuigd dat het DNA optimaal is in misschien wel alle opzichten. Het is immers ook onderhevig geweest aan natuurlijke selectie.
Bedankt overigens voor de mooie lijst referenties met onder andere eentje naar Sutherland. Ik ga het meteen lezen.

gert korthof zei

Marleen schreef: "Ik ben er van overtuigd dat het DNA optimaal is in misschien wel alle opzichten. Het is immers ook onderhevig geweest aan natuurlijke selectie."
En mutatie dan??? etc zie mijn blog van vandaag.
ik geloof er gewoon niets van dat DNA optimaal is in alle opzichten. Ik wil bewijs. Als DNA onderhevig is geweest aan selectie: HOE dan? geef het scenario! Waarom zie ik dat niet in de evolutie handboeken???

Marleen zei

@Gert, er wordt vooralsnog door de meeste wetenschappers die zich daar mee bezig houden van uitgegaan dat er ooit een RNA-wereld was, waarbij RNA zowel de functie van informatiedrager had als enzym. Het katalyseren van een aantal basale reacties is wellicht mogelijk geweest. Niemand kan er (misschien wel nooit) bewijs voor leveren dat dit RNA onderhevig is geweest aan natuurlijke selectie, maar het is wel waarschijnlijk. Het gaat nl. om een molecuul dat zichzelf repliceert en dat een langere of kortere levensduur heeft naar gelang de stabiliteit ervan. Ik kan me heel goed voorstellen dat zich reeds op dit niveau selectie voordeed op de beste (snelste, accuraatste) replicators en hun stabiliteit. Er bestaat inderdaad geen aanwijzing voor.
Toen ik dit ooit beschreef tijdens mijn staatsexamen biologie gingen er punten af. De examinators waren het hier niet mee eens want het staat niet in de boeken. Het zou mooi zijn als dit binnen niet al te lange tijd aangetoond wordt.

gert korthof zei

Marleen, ik twijfel niet aan de RNA-world. Het punt is dat de RNA-world noodzakelijkerwijs uit single-stranded RNA bestaat (om katalytisch te kunnen zijn). Maar er is een wereld van verschil tussen singelstranded RNA en dubbelstranded DNA: je moet eerst dsDNA hebben voordat natuurlijke selectie de stabiliteit kan testen. Selectie op stabilitiet kan pas beginnen als er dsDNA is. Selectie op replicerend en katalytisch vermogen van eenvoudige ssRNAs is totaal iets anders dan op dsDNA.

nand braam zei

@ Gert

Je zei:”Geef één voorbeeld uit werkelijkheid van 'die invloed van de mens op de evolutie “overall” ". Die is er niet. Niet in de zin van verbetering van het menselijk genoom. Dat zou nl positieve eugenetica zijn (zie Hamilton blog). [gepost 9:16]””

Ik bedoelde niet de verbetering van het menselijk genoom. Ik bedoelde ingrepen van de mens die zo’n invloed hebben dat de evolutie er wel degelijk door beïnvloed wordt. Neem de opwarming van de aarde door extra uitstoot van koolstofdioxide door menselijk toedoen. Verandert dan bv. niet de samenstelling van het dierenrijk en plantenrijk om maar eens iets te noemen? En wat te denken van genetische manipulatie van gewassen door de mens. Is dat geen beïnvloeding van de evolutie?Zie ook een artikel van Guy van Eede “’De evolutietheorie voorbij “”Genetisch gemanipuleerde organismen:
http://beagle.vpro.nl/#/blog/item/3223/de-evolutietheorie-voorbij-genetisch-gemanipuleerde-organismen-gg-os/

Het menselijk genoom is overigens wel beïnvloed in negatieve zin door menselijk toedoen, toen de VS atoombommen liet vallen op Japan in de Tweede Wereldoorlog, of zie ik dat verkeerd? Het is zelfs zo dat de mens via een atoomoorlog een groot deel van het leven zou kunnen vernietigen. Is dat geen beïnvloeding van de evolutie?

Marleen zei

Gert, je hebt een hele serie blogs over het DNA en alternatief DNA. Ik kan niet kiezen waar ik dit interessante nieuws kan achterlaten waarin met enzymen alternatiief DNA is gesynthetiseerd.

This study just breaks down the mental barrier:
http://www.guardian.co.uk/science/2012/apr/19/dna-alternative-xnas-science-genetics?CMP=twt_fd

en:
http://www.nature.com/news/enzymes-grow-artificial-dna-1.10487

gert korthof zei

Marleen, zeer hartelijk dank! ik ben aan het lezen! is zeer recent!

gert korthof zei

Marleen zie Science vandaag:

Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Vitor B. Pinheiro

en:
Toward an Alternative Biology
Gerald F. Joyce

zeer opwindend!