21 oktober 2015

Geen leven zonder DNA-repair. De Lindahl paradox en de Eigen paradox

Nobelprijswinnaar Tomas Lindahl
Een bepaald type DNA schade komt voor in een frequentie van 1 op 10,000 bases per dag. Als je dat omrekent naar het menselijke genoom kom je op 300.000 foute bases per dag! Dit soort gegevens zijn de basis voor wat Lindahl zelf 22 jaar geleden beschreef in een artikel in Nature:
Instability and decay of the primary structure of DNA  [1].
(de instabiliteit en verval van de primaire structuur van DNA). Naar aanleiding van de Nobelprijs zien we de echo van deze subversieve kijk op DNA: 'alarmingly fragile molecule'  in Nature [2] en Science [3]). Een andere bron schrijft het op niet mis te verstane wijze: “There’s no way to establish life based on such a fragile molecule" [4]. Het leven kan onmogelijk op zo'n kwetsbaar molecuul gebaseerd zijn. De Nobelprijs commissie schrijft zelfs: "a DNA molecule is inherently unstable". DNA is uit zichzelf onstabiel, dus niet door externe factoren. Dit is –vrij vertaald– de beschrijving door de Nobel commissie:

De stabiliteit van DNA is onder normale fysiologische omstandigheden zo laag dat het de evolutie van het leven op aarde onmogelijk zou moeten maken. Anders gezegd: niet verenigbaar met het leven zoals wij dat kennen. Desondanks is er complex leven op deze planeet ontstaan. Hoe kan dat? [5]

DNA schade
Dit heb ik de 'Lindahl paradox' genoemd, hoewel ik nog niet heb kunnen ontdekken of Lindahl zich met het ontstaan en evolutie van repair heeft beziggehouden.

In dit blog beschrijf ik de oplossing voor de eerste paradox en voeg ik er zelf een tweede paradox aan toe. En ik doe tenslotte een poging deze op te lossen.

Oplossing: repair

De paradox was voor Lindahl aanleiding om te zoeken naar en de ontdekking van mechanismes waarmee cellen de schade aan DNA herstellen. Dat was een revolutionaire gedachte voor de 70-er jaren [6]. Die 300.000 foute bases per dag worden vrijwel volledig hersteld. De overblijvende schade noemen we mutaties. DNA-repair is een complex systeem. We weten nu dat de mens 178 DNA-repair genen heeft [7]. Het wetenschappelijk-medisch belang van DNA-repair is alleen maar toegenomen. Defecten in DNA-repair zijn betrokken bij erfelijke ziektes, veroudering en kanker.

— Op Kennislink.nl leest U een prachtig verhaal over wat DNA-repair nu precies inhoudt.

De tweede paradox

Het leuke is dat iedereen om het hardst roept dat DNA een fragiel molecuul is, maar niemand realiseert zich dat dit serieuze consequenties heeft voor de oorsprong en evolutie van het leven. Immers, als DNA zó instabiel is dat er een hele batterij DNA-repair enzymen nodig zijn om betrouwbare erfelijkheid mogelijk te maken, dan heeft het leven een moeiijke, zo niet onmogelijke start. Lindahl heeft zich die vraag niet gesteld. Hij was geen evolutiebioloog. Maar zelfs in evolutiehandboeken wordt de vraag naar de oorsprong en evolutie van repair-mechanismes niet gesteld, laat staan dat geschetst wordt hoe die evolutie is verlopen.


Eigen paradox


Nobelprijswinnaar Manfred Eigen
Na mijn vorige blog
[8] schoot me te binnen dat mijn eigen paradox, de tweede, die ik in mijn eigen woorden omschreven had, bekend staat als: de Eigen paradox. Die paradox was al in 1971 beschreven door de Nobelprijs winnaar Manfred Eigen. Daarin stelt Eigen dat er een maximum grootte bestaat voor ieder genoom waarboven copieerfouten de informatie in het genoom onvermijdelijk in de loop der generatie's zullen eroderen. De soort sterft uit. De maximum grootte wordt begrensd door de frequentie waarmee copieer fouten gemaakt worden. De maximum grootte stelde Eigen op ongeveer honderd bases. De paradox bestaat hieruit: zelfs de meest eenvoudige levensvormen hebben veel grotere genomen dan 100 bases. Een groter genoom is alleen mogelijk met hogere replicatie nauwkeurigheid.
Ter illustratie: als er een replicatiefout is van 1 op de 100, dan kan het DNA maximaal 100 bases lang zijn; als de replicatiefout 1 op 1000 is kan het DNA maximaal 1000 bases lang zijn [9].


replicatie fout:  nauwkeurigheid:   maximaal genoom:
1 op de 100 99%   100 bases 
1 op de 1000  99,9%    1000 bases 

Dus: zodra de kans 100% is dat er tenminste 1 copieerfout zal optreden, zal er geen exacte copie geproduceerd kunnen worden. Er is tenminste 1 correctie copie nodig om mee verder te gaan.
Eigen heeft zijn paradox geformuleerd in een tijd dat DNA-repair enzymen nog (net) niet bekend waren. Dat maakt niet uit, want de wetmatigheid geldt met wiskundige zekerheid voor ieder informatie systeem met copieer fouten. Eigen beschreef de netto replicatie nauwkeurigheid. Tegenwoordig weten we dat de uiteindelijke mutatiefrequentie de som is van replicatie-nauwkeurigheid en DNA-repair. 
Het grappige is dat Lindahl niet wist van de relatie kopieerfouten en maximale genoomgrootte en Eigen wist niet van het bestaan van DNA-repair-enzymen. Maar als je Lindahl en Eigen optelt krijg je een interessant evolutionair probleem.

Evolutie van repair systemen?

Evolutie is een proces van geleidelijke stapsgewijze verandering. Is er een geleidelijke evolutie van simpele naar complexe repair systemen mogelijk? In theorie zou dat kunnen: hoe beter de repair, hoe groter het genoom kan zijn. Je kunt dus de vraag stellen: komen er geen repair systemen voor in virussen? is er een elementair systeem in bacterieën? En is het meest complexe repair systeem in (hogere) planten en dieren? Ik doe hier een eerste poging om wat elementaire feiten boven water te krijgen. De evolutie handboeken, wikipedia en de literatuur helpen me niet echt. Integendeel: één auteur [10] maakt het helemaal bont. Hij zegt dat er géén speciale verklaring nodig is, want mutaties gebeuren onvermijdelijk in een bepaalde frequentie die afhangt van de tijd en energie die gestopt wordt aan het corrigeren van fouten! Ja, dank je de koekoek! De vraag is natuurlijk: als ze allemaal hetzelfde DNA molecuul hebben, waarom stoppen organismes verschillende hoeveelheden tijd en energie in DNA-repair? Is DNA-repair een aanpassing of noodzaak? En is het verband met genoomgrootte aantoonbaar?

RNA-world

Het is bekend dat RNA chemisch minder stabiel is dan DNA. RNA-virussen hebben kleine genomen, gemiddeld zo'n 10.000 bases die coderen voor slechts een handvol genen. Kleinere genomen vereisen een minder nauwkeurige replicatie mechanisme dan grotere. Bijvoorbeeld: heb je 1 gemuteerde base op de 1.000 bases, dan is dat nog geen ramp voor genomen tot 1.000 bases, maar een organisme met een genoom van 1 miljoen bases zou dan na 1 replicatie ronde 1.000 mutaties hebben en dat zal zeer waarschijnlijk niet levensvatbaar meer zijn. En inderdaad, RNA-virussen hebben de hoogste mutatiefrequenties. Bijvoorbeeld: het griepvirus heeft een mutatiefrequentie in de range van 1 op de 10.000 dalend tot 1 op de miljoen. Voor DNA virussen ligt dit lager: van 1 op de miljoen tot 1 op de 100 miljoen [10]. Dus RNA-virussen muteren gemiddeld 100 maal sneller dan DNA-virussen. Die mutatiefrequentie van RNA is dus in ieder geval verenigbaar met het voortbestaan van virussen. Of zelfs evolutionair voordelig. Dat RNA-virussen sneller evolueren dan DNA-virussen is niet zo verrassend, als je bedenkt dat RNA minder stabiel is dan DNA. Daar zijn biochemische redenen voor.

Oorsprong van het leven

In bepaalde opzichten kunnen RNA-virussen model staan voor het eerste leven zonder repair [12]. Volgens de RNA-world hypothesis was RNA de voorloper van DNA. Als dat klopt, dan moeten er toen kleine genomen, géén repair systemen en dus onnauwkeurige replicatie, en dus hoge mutatiefrequenties geweest zijn. Net zoals de huidige RNA-virussen. Dit zou moeten verklaren dat het leven zonder repair-systemen gestart zou kunnen zijn en pas langzamerhand, wanneer genomen groter werden, DNA-repair ontwikkeld heeft. Het klinkt logisch. Het lijkt zelfs noodzakelijk.
Het is een intrigerend gegeven dat kleine virussen géén en de grootste RNA virussen een simpel repair systeem hebben [13]. Dat suggereert dat repair al heel vroeg in de evolutie ontstaan moet zijn. Er worden gestaag vorderingen gemaakt met onderzoek naar zelf-replicerend RNA in vitro [14]. Een belangrijke en interessante herziening van de Eigen paradox leert dat de eerste RNA-genomen 7000 tot 8000 bases groot kunnen zijn [15]. Dat betekent 100 genen van 70 bases, of 70 genen van 100 bases. Dat is een grote stap in de goede richting. Het idee is dat niet persé de basevolgorde van belang is maar de ruimtelijke structuur van het RNA (niet genotype maar fenotype), w
ant die bepaalt de werkzaamheid. Dat geeft meer mogelijkheden.


Slordige reparatie

Je zou zeggen dat het repareren van DNA schade nauwkeurig moet zijn, anders vervang je de ene fout met de andere. Toch blijkt er slordige reparatie te zijn: error-prone reparatie. Het komt voor in bacterieën, maar de mens heeft er ook nog een paar in zijn bezit! [Error-prone polymerase]. Een erfenis uit het verre verleden? Dat suggereert dat de evolutie met slordige repair begonnen zou kunnen zijn. Onder het motto: beter iets dan niets.

In feite hebben Lindahl en Eigen het probleem van het ontstaan van het leven op scherp gesteld. Tot zover deze excursie in een voor mij nieuw gebied. Het echte onderzoek naar het ontstaan en de evolutie van DNA-repair moet m.i. nog beginnen. In ieder geval voor mij zelf.



Noten


  1. Tomas Lindahl (1993) Instability and decay of the primary structure of DNA Nature 362, 709 - 715 (22 April 1993) 
  2. "DNA is not a stable molecule, but slowly decays over time. For life to exist, as Lindahl first realised while working at the Karolinska Institute in Stockholm in the 1970s, there must be repair mechanisms that fight back against this process.", Daniel Cressey: 'DNA repair sleuths win chemistry Nobel', Nature, 07 October 2015. En dit citaat is ook aardig: "Before his work, “I don’t think anybody really considered the idea that DNA requires active engagement by a set of housekeeping processes to keep it in a stable state."
  3. "Considering how much depends on the messages it bears, DNA is an alarmingly fragile molecule. It's vulnerable to UV light and mutagenic chemicals, as well as spontaneous decay. Life has survived through the ages because enzymes inside every cell ensure that DNA remains in proper working order. " "Biologists have long known that DNA wasn't rock solid. Blasts of xrays, for example, could cause mutations in cells. Yet most researchers believed that the molecule was inherently stable. After all, cancer and other genetic malfunctions are the exception, not the rule.". Erik Stokstad Science 16 Okt 2015
  4. “There’s no way to establish life based on such a fragile molecule without having sophisticated machinery to keep it in order,” Carell says. If these mistakes or damage don’t get fixed, they can lead to cancer or other diseases. “DNA repair is absolutely important to genome stability and of course to life.” Chemical & Engineering News 7 Oct 2015
  5. The Royal Swedish Academy of Sciences: The cells’ toolbox for DNA repair, Press Release 7 Oct 2015. Diepergaande informatie: 'Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2015' (pdf) ook op de website.
  6. Het handboek Molecular Biology of the Cell uit 1983 beschreef al DNA-repair! (p.214–220).
  7. Human DNA Repair Genes (This table was last modified on Tuesday 15th April 2014). De totaal telling is van mij.
  8. zie mijn vorige blog: Nobelprijs voor het repareren van DNA 8 okt 2015
  9. John Maynard Smith (1999) The Origin of Life. p.35. Hij legt het kort en bondig uit. Mijn voorbeeld: vergelijk het genoom met een vliegtuig. Als een Boeing747 op 10 km hoogte vliegt en (bijv. door uitvallen van de motoren) 1 km per minuut daalt, dan kun je gegarandeerd binnen 10 min een crash verwachten. Evenzo crasht het genoom.
  10. Graham Bell (2014) The Evolution of Life. p.36. (zie: google books)
  11. Viral Mutation Rates, Journal of Virology, October 2010. Viral mutation rates.
  12. RNA werd gesuggereerd door Ed Roos (AvL) auteur van Kanker, simpel uitgelegd.
  13. Eugene Koonin: The Logic of Chance, p.276. Koonin behandelt de Eigen threshold op p.353.
  14. Michael P. Robertson, Gerald F. Joyce (2014) Highly Efficient Self-Replicating RNA Enzymes, Chemistry & Biology, 20 February 2014
  15. Adam Kun, Mauro Santos, Eörs Szathmáry (2005) Real ribozymes suggest a relaxed error threshold, Nature Genetics 37, 1008 - 1011 (2005). Deze auteurs bouwen voort op de Eigen paradox. Szathmáry is een bekend evolutionair geneticus.

30 opmerkingen:

harry p zei

gert
zeer interessant, bedankt
veel stof tot nadenken, bestuderen, om de tanden in te zetten

om te beginenn:
die 178 repair genen vind ik intrigerend

- het aantal. dat is tot nu toe gevonden, neem ik aan.
- en vooral: dát ze er zijn.

Want die repairmoesten dus ook weer een beetje gerepareerd kunnen worden, toch? Lijkt een beetje op een oneindige regressie

gert korthof zei

Ja, dat is verdomd (sorry) interessante materie! Het allerleukste is dat organismen dus tot op zekere hoogte hun eigen mutatiefrequentie onder controle hebben, en kunnen verhogen of verlagen! Vroeger dacht ik dat spontane mutatiefrequentie min of meer een natuurgegeven is. Niet dus.

178 genen: ik heb het zelf opgeteld, ik heb nog geen officiele cijfers gevonden.
Een probleem is dat het onderscheid tussen repair en betrouwbaar kopieren (polymerases) niet scherp is. Volgens Koonin besteedt een bacterie 10% van zijn genoom aan kopieren+repair.
De volgende klus is uitrekenen hoeveel baseparen het totaal is. Op het totaal van 20.000 genen is natuurlijk niet zoveel.

Ja, die repair genen moeten ook gerepareerd worden als er fouten in zitten! Maar een investering van 178 genen haal je er dubbel en dwars uit denk ik zo. Zelf had ik er wel meer gehad willen hebben om verouderingsziektes en kanker te voorkomen. Daar heb ik vaak over nagedacht. Ik weet nog niet of het zou kunnen. ... het had bij de bevruchte eicel gemoeten.
Nodig zijn ze zondermeer, want als er mutaties optreden in repair-genen dan krijg je vreselijke ziektes.

Tsja, er valt nog ontzettend veel te bloggen over dat spul dat DNA heet........

Johan P zei

Beste Gert,

Laatst had ik de volgende kritische vraag gelezen:

"Hoe is de ‘genetische code’ in DNA ontstaan?

De code is een geavanceerd taalsysteem met letters en woorden, waar de betekenis van de woorden los staat van de chemische eigenschappen van de letters, net als de informatie op deze pagina niet een product is van de chemische eigenschappen van de inkt (of pixels op een scherm). Welk ander code is ooit ontstaan zonder intelligente input of hoe is het ‘genetische codesysteem’ ontstaan, ​​zonder dat het ontworpen is?"

Ik ben benieuwd naar jouw antwoordt hierop?

Met vriendelijke groet,
Johan P

gert korthof zei

Beste JP dit blog gaat over DNA repair, Lindahl- en Eigen paradox, maar je hebt mijn blog op de een of andere manier gevonden:

Zoals met veel vragen geeft hier ook wikipedia een antwoord:

https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_code#Origin
(ik adviseer de Engelse wiki omdat de Ned vaak zwak is)
Had je dat al gelezen?
Toen ik op de middelbare school voor het eerst hoorde over de genetische code dacht ik: hoe kan dat nau? een code (Morse code, SOS code, geheime code die de militairen gebruiken) kan toch alleen maar in de mensenwereld bestaan en niet in de natuur?
Dus,
"De code is een geavanceerd taalsysteem met letters en woorden, waar de betekenis van de woorden los staat van de chemische eigenschappen van de letters"
is een menselijke beschrijving om biochemische processen te omschrijven zodat wij en vooral niet-wetenschappers het begrijpen. De wetenschappelijke beschrijving gaat uitsluitend in termen van moleculen: bijvoorbeeld:
de genetische code is de synthese van eiwitten op basis van een Ribonucleic acid polymeer die op zijn beurt gesynthetiseerd is op basis van een Deoxyribonucleic acid polymeer met behulp van eiwit-RNA complexen genaamd ribosomen.
(sterk ingekort)
De wetenwchappelijke beschrijving gebruikt niet de woorden 'code', 'letter', 'woorden', 'betekenis' etc in. Je mag het wel met die termen beschrijven als je in je achterhoofd houdt dat het maar hulpmiddelen zijn om het proces begrijpelijk te maken. Wetenschappers gebruiken ook het woord 'genetic code' maar dat is om het een korte makkelijk te onthouden term is, maar ze weten dat het van begin tot eind om moleculen gaat.

Mijn vraag aan jou: als DNA intelligent ontworpen is, waarom zo'n ontzettend instabiel molecuul (zoals Nobelprijswinnaar Lindahl heeft aangetoond) gekozen? had de intelligente ontwerper niet een stabieler molecuul kunnen ontwerpen?

Johan P zei

Mijn excuses dat ik deze vraag hier gesteld, het heeft inderdaad weinig te maken met deze blog maar onrechtstreeks dan toch ook weer wel. Mijn bedoeling was om je te mailen maar je e-mail adres vond ik niet vandaar dat ik het langs deze weg probeerde.

Zelf ben ik geen wetenschapper maar dat had je wellicht al door maar ik heb wel veel interesse in zulke onderwerpen, vandaar mijn oprechte vraag.

Je zegt dat DNA-molecuul instabiel is omdat er een repair-systeem nodig is om deze stabiel te houden. Een heel duidelijk antwoordt heb ik hier niet op. Misschien lijkt het instabiel maar het is toch juist wonderlijk dat er een herstel-mechanisme aanwezig is net zoals het bloedstolling's mechanisme die bijzonder complex is zoals Wikipedia bevestigd:

"Bloedstolling is een buitengewoon complex proces waarbij vooral de bloedplaatjes en een groot aantal eiwitten in het bloed, de zogenaamde stollingsfactoren, betrokken zijn. Falen van de bloedstolling leidt tot een verhoogde bloedingsneiging, terwijl het bij een verhoogde activiteit trombose kan veroorzaken."

Ik geloof dat de Ontwerper achter deze processen ons voorzien heeft van verschillende herstelmechanisme die nodig zijn om te overleven in een gevallen wereld. Waarom hij het op deze manier heeft gedaan en niet op een andere geen idee.

Wat ik concludeer en dat merk ik ook bij jouw eerder blogs dat hoe meer onderzoek we doen en hoe verder die gaan hoe meer we dingen tegenkomen die we als wonderlijk en buitengewoon complex zien. Hieruit leid ik af dat dit onmogelijk zonder intelligentie kan ontstaan zijn of met andere woorden gezegd: evolutie kan niet nadenken en geen dingen plannen om tot een bepaalt doel te komen. Hoe kan louter evolutie dan DNA tot stand brengen zoals we die nu kennen? Zeggen dat DNA enkel door een evolutieproces tot stand is gekomen is gelijk aan te zeggen dat een fabriek waar ze auto's assembleren vanzelf uit de grond is gekomen zonder intelligentie. Dit lijkt misschien kort door de bocht maar is eigenlijk een perfecte vergelijking. Gegevens, data of informatie of hoe ge het ook noemen wilt dat zich in DNA bevindt kan nooit vanzelf tot stand gekomen zijn dat lijkt me toch een logisch redenatie of niet?

Johan P zei

Dat er een DNA repair-systeem aanwezig is bewijst ook dat evolutie moeilijk of nagenoeg niet tot stand is gekomen door mutaties omdat het repair-systeem dit tegenwerkt zie volgende tekst:

"Hoe ontstaan mutaties dan eigenlijk?
Eigenlijk is ons lichaam zo gebouwd dat we geen mutaties krijgen. De hele structuur van het DNA (inclusief de bijbehorende reparatie- en correctiemechanismen) is anti-mutatie-gericht . Alles is er op gericht mutaties te voorkomen. Logisch, want ze zijn schadelijk! Dat mutaties toch voorkomen is te wijten aan mutagene stoffen en/of door straling . Mutatie is geen genetisch mechanisme. Integendeel, er zijn juist veel genetische mechanismes die mutaties voorkomen of zelfs repareren . Als de leefomstandigheden op aarde zó zouden zijn dat straling en dergelijke niet voorkwamen, dan zou er praktisch geen genetisch verval zijn. De reden dat evolutionisten mutaties hebben geopperd als mechanisme voor evolutie, is omdat het de enige mogelijkheid is waardoor genen kunnen worden aangepast!

Veel mutaties gebeurden doordat er toevalligerwijs een ‘letter' uit het genetische ‘leesraam' wordt toegevoegd (dit noemt men inserties ), of doordat er toevalligerwijs een letter wordt weggehaald die er wel hoort te zitten (dit noemt men deleties ). Ze zorgen altijd voor een verlies aan informatie, omdat het perfect werkende systeem plotseling wordt aangepast waardoor de functionaliteit achteruit gaat. Zelfs als ze niet direct schade berokkenen, zorgen ze voor erfelijk verlies. Inserties en deleties noemt men daarom vaak loss-of-function mutaties omdat ze verschuivingen van het leesraam veroorzaken. De veranderingen die worden aangebracht zijn nutteloos en zonder functie. Dit is ook de reden waarom veel mensen ( recessieve) erfelijke ziekten en kwalen met zich meedragen – die komen door mutaties die de werking van ons perfect uitgedachte systeem in de war schoppen.

Een mutatie is meestal schadelijk, waardoor de soort zou uitsterven. Een mutatie kan echter voorkomen op zo'n manier dat de drager van een gemuteerd gen gewoon kan blijven leven, zij het met een stukje minder of aangepaste informatie. Mutaties zorgen dus wél voor variatie binnen de grondsoort, maar zullen opnieuw nooit zorgen voor macro-evolutie. Want de dochtervarianten zijn genetisch slechter dan de moedersoorten. Variatie is altijd 100% een verwarring van de aanwezige informatie.

DE FEITEN: De geneticaleer heeft bewezen dat mutaties geen nieuwe eigenschappen kunnen creëren. Een mutatie is een toevallige aanpassing of aantasting in het DNA door foutieve deling van genen. Ze maken er nooit genen bij en ontwikkelen nooit nieuwe informatie. 99% van alle mutaties zijn schadelijk voor het organisme, 1% is neutraal omdat het geen direct schadelijke gevolgen heeft. Nog nooit heeft iemand een mutatie aangetoond die nieuwe informatie creëerde of de soort verbeterde. Toch vormt het hypothetische geloof in reeksen van miljoenen informatie toevoegende mutaties het fundament van de evolutietheorie.

Johan P zei

Soms worden mutaties door geleerden bruikbaar genoemd, omdat ze ons mooi uitkomen (bijv. een druif zonder pitten). In biologische zin is dit echter geen positieve mutatie waarbij informatie ontstaat. Integendeel. Het is een verlies van informatie door verarming van het DNA – het tegenovergestelde van evolutie. De druif had pitten en is ze nu kwijt. Volgens evolutie zijn alle diersoorten ontstaan door verwarring of verschuivingen in het DNA van vroegere soorten. Echter; probeer eens van een wasmachine een computer te maken door constant één onderdeeltje of moertje te verbuigen, weg te halen of op een andere plek te zetten. Het klinkt als een domme vergelijking, maar het is een treffend voorbeeld. Want de perfecte systemen die aan boord van bijvoorbeeld een reptiel zitten zijn volkomen anders dan de perfecte systemen die aan boord zijn bij een vogel (zoals veren, die aerodynamisch ontworpen zijn en miljoenen haartjes hebben die volgens wiskundige volgorde geplaatst zijn, of het ongekend ingewikkelde vliegsysteem). Toch zeggen evolutionisten dat het systeem van vogels is voortgekomen uit toevalligerwijze aanpassingen (inserties en deleties) in de DNA-codering van het reptielensysteem. Zo wordt het je misschien niet uitgelegd in de schoolboeken, maar zo is het wel. Om van een reptiel een vogel te maken (macro-evolutie dus), moeten niet alleen genen worden aangepast , maar moet de hele genetische codering worden gewist en een nieuwe geschreven. Je komt er niet met inserties en deleties, simpel zat. Hoe zou een zo perfect ontworpen oog, vleugel of long moeten ontstaan door een reeks toevalligerwijze fouten in het DNA? Die systemen werken niet eens als ze half-af zijn. (En dan hebben we het nog niet eens over het instinct om te kunnen vliegen wat moet ontstaan, of over de onherleidbare complexe techniek die nodig is om met een oog driedimensionale beelden aan hersenen door te geven, of de gigantische verandering die het lichaam nodig heeft om met longen te ademen)! Evolutie van dit soort systemen door mutaties is absoluut onmogelijk. En hoewel alle bewijzen tot op vandaag ontbreken, pretenderen evolutionisten nog steeds dat er óók macro-evolutie moet bestaan."
Bron: http://www.verzwegenwetenschap.nl/h1.html

Wat is jouw gedacht hierover?

gert korthof zei

JP: wil je niet meer hele lappen tekst van het internet kopieren en op mijn blog dumpen! Mijn blog is geen vuilstortplaats!
Je overstelpt me met teksten van laag wetenschappelijk nivo; je gaat niet zorgvuldig om met wat ik schreef en vroeg. Je kon mijn email niet vinden, terwijl het wel te vinden is om mijn blog. Dan denk ik: die meneer heeft slecht gezocht!
Jouw bronnenprobleem: je verkiest een prive website of zelfs forums.marokko.nl ! boven een online encyclopedie als wikipedia, waar altijd de mogelijkheid is om fouten te corrigeren? Dus de kwaliteit is altijd beter dan privé websites of forums. Altijd beginnen met de meest betrouwbare informatie. Ga je je eerst inlezen in de materie, voordat je naar dat soort sites gaat.

Je negeert mijn bezwaar tegen het gebruik van termen als 'code', 'betekenis', 'letter' , 'woorden'. En je stapt over andere onderwerpen. Dan houd ik het voor gezien.

Je schrijft "Je zegt dat DNA-molecuul instabiel is omdat er een repair-systeem nodig is om deze stabiel te houden. Een heel duidelijk antwoordt heb ik hier niet op. Misschien lijkt het instabiel ..."
Hallo! Misschien lijkt het instabiel!!! dat DNA instabiel is, is aangetoond door een Nobelprijswinnaar! en jij veegt dat aan de kant en stapt over op een ander onderwerp. Waarom zou er een uitgebreid reparatie systeem zijn als DNA stabiel zou zijn?

Je schrijft: "Ik geloof dat de Ontwerper achter deze processen ons voorzien heeft van verschillende herstelmechanisme die nodig zijn om te overleven in een gevallen wereld. Waarom hij het op deze manier heeft gedaan en niet op een andere geen idee. "
Vraag het de Ontwerper waarom hij het zó en niet anders gedaan heeft. In afwachting op het antwoord gaan wetenschappers ondertussen gewoon verder met onderzoek. Beroepshalve! niet als hobby!

Je schrijft: "Dat er een DNA repair-systeem aanwezig is bewijst ook dat evolutie moeilijk of nagenoeg niet tot stand is gekomen door mutaties omdat het repair-systeem dit tegenwerkt"
Leuk hoor! Dit zijn heel strijdige opmerkingen! Wat zeg je nu precies: gaat DNA-reparatie ALLE mutaties tegen? Of bewijst het bestaan van mutaties dat er géén DNA-reparatie bestaat? Wat is het nu?

harry p zei

gert

Ja, die repair genen moeten ook gerepareerd worden als er fouten in zitten!

maar wat ik bedoelde is, is de vraag juist niet hoe je je het ontstaan van de reparatiegénen überhaupt voor kunt stellen als resultaat van ('profitable') variatie en reproductie, ook wel natuurlijke selectie genoemd.

Hebben we überhaupt enig idee, denk je?.

gert korthof zei

HarryP: repair genen produceren enzymen net als de overgrote meerderheid van de andere 20.000 genen, dus je vraag komt er op neer: hoe ontstaan al die enzymen in de loop van de evolutie? toch? nu bv door duplicatie van genen en differentiatie ...

Nu, gelukkig hadden eencelligen al repair genen, dus ...

En verder denk ik ook aan milieuomstandigheden: zuurstof (zuurstofradicaal) is schadelijk ook voor DNA. Maar in het tijdperk voordat zuurstof zich in de atmosfeer begon op te hopen hoefden organismen zich niet tegen zuurstofschade te wapenen, dus hoefden ze daar geen repair-mechanismen voor te hebben. Toen zuurstof geleidelijk in de atmosfeer kwam moesten er ook specifieke repair mechanismen ontwikkeld worden. Volgens mij is zoiets een voorbeeld van stapsgewijze evolutie. Je hebt niet alle repair in 1 keer nodig.

gert korthof zei

Johan P: de kern van het probleem met de intelligente designer is dat we geen enkele mogelijkheid hebben om hem vragen te stellen, en dus geen enkele manier om iets te weten te komen over het HOE en WAAROM van zijn ontwerpen. We hebben GEEN IDEE (jouw woorden).
Dit komt duidelijk tot uiting in jouw uitspraak:

"Ik geloof dat de Ontwerper achter deze processen ons voorzien heeft van verschillende herstelmechanisme die nodig zijn om te overleven in een gevallen wereld. Waarom hij het op deze manier heeft gedaan en niet op een andere geen idee. "

Niet alleen jij hebt geen idee, maar NIEMAND heeft een idee. Niemand kan het de Ontwerper vragen. Dat is dus een hopeloze situatie, je kunt alleen maar eindeloos blijven gissen en gokken. Je komt nooit verder.

Nog een voorbeeld van redeneren dat niet tot nieuwe inzichten leidt:
"Ik geloof dat de Ontwerper achter deze processen ons voorzien heeft van verschillende herstelmechanisme "
Maar, wetenschappers hebben ontdekt dat reparatie mechanismes zelf niet foutloos zijn (in het Engels: error-prone), sommige mechanismen leggen een noodverband, een noodoplossing compleet met fouten. Waarom doet de Ontwerper dat? Eerst een kwetsbaar erfelijkheidsmolecuul ontwerpen, en vervolgens in een poging het te repareren weer fouten maken? Ook deze vraag kan niemand beantwoorden, omdat we de Ontwerper geen vragen kunnen stellen. Nog een reden dat het idee van Ontwerper onwetenschappelijk is.

Nog een voorbeeld waarom Onwerper als verklaring onwetenschappelijk is:
"Ik geloof dat de Ontwerper achter deze processen ons voorzien heeft van verschillende herstelmechanisme "
Waarom zijn er mensen met erfelijke ziektes waarbij het reparatie mechanisme kapot is? (voorbeeld: Progeria). Waarom heeft de Ontwerper die mensen niet voorzien van een goed werkend reparatiemechanisme?
(Ik hoop dat je inziet dat je met de 'verklaring' "een gevallen wereld " alles/niets kunt verklaren: mensen met een goed werkend reparatiemechanisme en patienten met een niet werkend reparatiemechanisme leven beide in dezelfde "gevallen wereld'. Hoe zit dat? leven die in verschillende werelden? of zijn die 'meer gevallen'? Het is een onwetenschappelijke verklaring.

Johan: heb je deze video gezien?
DNA - Episode 1 of 5: The Secret of Life - PBS Documentary
https://www.youtube.com/watch?v=d7ET4bbkTm0
het geeft een spannend verhaal over hoe DNA ontdekt was (is vast leuker dan een boek lezen)

gert korthof zei

Johan P: jij vindt auto's assembleren in een fabriek een perfecte vergelijking met levende organismen? (vrijdag 23 oktober 2015 08:56:00 CEST). Nee, dat is het niet! Levende organismes dragen hun eigen instructies in zich (DNA), ze bouwen zichzelf, ze maken hun eigen onderdelen en blijven die continu maken. De instructies om auto's te bouwen komt van buiten de auto (van de mens), die zitten niet in de auto. Ben jij in een fabriek geassembleerd? Nee toch?
Het meest overtuigende voorbeeld is nog altijd hoe een mens 'gebouwd' wordt: nl. in de buik van de moeder. Daar komen geen mensenhanden aan te pas. De baby in de baarmoeder (veilig opgeborgen en geisoleerd van de buitenwereld) en heeft zijn eigen instructies en bouwt zichzelf. Dat is typerend voor al het leven en is HET grote verschil met wat menselijke techniek maakt.

Niet toevallig begint een meer-cellig leven (zoals de mens) met 1 cel en groeit uit tot een volwassen individu met miljarden cellen. Dat is een cruciaal verschil met hoe mensen auto's produceren. Ieder mens, dier en plant is begonnen als 1 cel, en het leven op aarde is ook begonnen als 1 cel.

Dus: je vergelijking van auto fabriek en het leven gaat helaas mank.

harry p zei

Gert

ja, gelukkig blijkt repair dna te bestaan. Zelfs al bij eencelligen!

maar 'de wetmatigheid (van Eigen) geldt met wiskundige zekerheid voor ieder informatie systeem met copieer fouten.

mijn vraag was: een repair systeem is toch ook weer een informatiesysteem, heeft dus zelf ook weer copieerfouten. Bodemt deze infiniete regressie vanzelf uit door zoiets als differentiele reproductie? Is de Eigenparadox eigenlijk helemaal geen paradox?

gert korthof zei

Harry: je stelt moeilijke vragen!
"een repair systeem is toch ook weer een informatiesysteem, heeft dus zelf ook weer copieerfouten."
Ja, dat klopt. De vraag is dus: op welk moment in de evolutie gaat repair voordeel opleveren, gezien de kosten meer informatie zijn, groter genoom om te onderhouden, en de winst is dat je je andere genen correct kunt doorgeven.
Als het genoom heel klein is, is het relatief zwaar om daar gespecialiseerde repair enzymen voor in te zetten.
Dan lijkt het meer voor de hand liggend om de replicatie enzymen die je toch nodig hebt om DNA te kopieren te verbeteren.
ALs je dat hebt kun je gaan werken aan andere genen op je verlanglijstje en als je dan wat groter gegroeid bent, kun je beetje bij beetje repair toevoegen.
Dit is allemaal een speculatief scenario, maar ik probeer me te verplaatsen in de vroege evolutie van het leven. In de literatuur heb ik nog niet veel gevonden.
Het plan is om nog twee blogjes over DNA te doen.

"Is de Eigenparadox eigenlijk helemaal geen paradox?"
waarom? Als je hem hebt opgelost is het geen paradox meer, vermoedt ik!
Laatst sprak ik iemand die zei dat je de Eigen paradox niet serieus hoeft te nemen omdat Eigen het publiceerde nadat hij de Nobelprijs had gekregen, en dan worden mensen nogal eens overmoedig. Denk aan Linus Pauling.!! :-)
Maar de Eigen paradox wordt in ieder geval serieus genomen door bekende evolutiebiologen, en het staat in sommige evolutiehandboeken (waarover ik nog hoop te bloggen).

Roeland Heeck zei

Harry P,
Hier kan je de gelijkenis met computers gebruiken om zelf uit te rekenen hoeveel betrouwbaarder een syteem al wordt bij de simpelste, niet eens reparerende, voorziening.
Namelijk afbreken als de reproductie niet was geslaagd.

De vroegere IBM1401 had voor die check een zg "parity-bit" bij ieder cijfer dat aangaf of het aantal databits in dat cijfer eef of oneef was.

Ooit, slechts één keer, moest ik toen bij de Postgiro langs om te zien dat er kennelijk een dubbel-bit-error was opgetreden.
Zo eentje passeert namelijk de parity-check onbemerkt.


Mij valt daarom op hoe het is gekomen dat DNA een repair-systeem heeft. Alsof dat niet een gigantische overkill is.

Roeland

Gerdien de Jong zei

Johan P wil iets over de code weten.
Nick Lane zegt in 'Ascending Life' (een interessant boek) dat de triplet code een modificatie is van een doublet code. De eerste base houdt verband met de chemische vorming van het aminozuur waarvoor gecodeerd wordt: alle aminozuren die uit pyruvaat gesynthetiseerd worden hebben T (U) als eerste base, die uit alfa-ketoglutaraat C als eerste base, die uit oxaloacetaat A. Eerste base G uit verscheidene simpele syntheses. De tweede base heeft te maken met of het aminozuur hydrofoob (dan T) of hydrofiel (dan A)is, of intermediair in affiniteit voor water (G,C). Eenvoudige veelgebruikte aminozuren claimen veel triplet codes (glycine, alanine, valine, leucine). De 15 eenvoudige aminozuren komen op 53 van de 64 triplets. De 5 ingewikkelde aminozuren hebben samen 8 triplets (tryptofaan 1, bv) en dan zijn er nog 3 stopcodons. Een doublet code geeft ruimte voor 15 aminozuren en een stopcodon.

gert korthof zei

Roeland Heeck: dat laatste snap ik niet: "Mij valt daarom op hoe het is gekomen dat DNA een repair-systeem heeft. Alsof dat niet een gigantische overkill is."
Overkill? In tegendeel: ik zou méér DNA-repair willen hebben in plaats van minder! Kijk maar eens wat er gebeurt als je defecten in je DNA-repair systemen hebt:
https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair-deficiency_disorder
niet leuk!
https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_damage_theory_of_aging
niet leuk!

harry p zei

gert

ja, moeilijke vragen, maar ik probeer het een beetje te snappen!

"Het plan is om nog twee blogjes over DNA te doen."

Graag Gert! Maar ik denk dat je aan twee niet genoeg hebt

Het is een mère à boire, dat dna. Ik lees net weer een nieuw onderzoek van Fred Gage en zijn club (Salt) - je weet wel, de man van die jumping genes. Ik herinner me nog dat Marleen daar helemaal niks van moest hebben, want zomaar jumpen dat betekent ruis in het genoom, te veel fouten. Kan niet. NS! Toch zijn die dingen volgens Gage misschien wel beslissend geweest bij onze afsplitsing.

Maar goed dat toen kennelijk niet àlle fouten zijn gecorrigeerd ! ;-)

Om het verhaal van die dna correctie nog ingewikkelder te maken kun je er ook het onderzoek van het Broad instituut bijhalen over die dna loops. Ze hebben er- interessant- nu 10.000 gevonden: er blijkt systematiek in te zitten. Het zouden er bijvoorbeeld veel meer hebben kunnen zijn. Ook fouten correctie, hier?

Die paradox van Eigen is natuurlijk helemaal niet opgelost. Maar ik ben het met je eens dat iets een paradox kan zijn vanuit een verkeerd paradigma. En vanuit een ander helemaal niet!

We ain't seen nothing yet. Maar een ding lijkt me intussen wel vast te staan: we hebben het over onherleidbaar complexe zaken. Dat wil zeggen onherleidbaar complex voor een minimalistische definitie (Moran) van evolutie als ' differentiele reproductie van erfelijke kenmerken'. zie ook, Coyne, Graur, etc:
NB dan hebben we het niet eens over gunstige, 'profitable variations', want dat er ook zoiets als drift bestaat kan zelfs de meest orthodoxe darwinist niet meer ontkennen.

Misschien moest je de naam van je andere blog 'was darwin wrong?' eens veranderen: ' was darwin incomplete?'.

Maar ja, bedenk eens hét clinching experiment... Pas als zoiets lukt doe je echt wetenschap. Zie Delft bijv.




harry p zei

Roeland Heeck
(en ook Gerdien en Bert)

elke vergelijking tussen dna en code gaat mank. Die roept ook alleen maar verwarring op. Daarom gebruiken creationisten de analogie zo graag. Denk ik.

hetzelfde geldt natuurlijk voor de analogie met computers- of ze nou van IBM zijn of niet ;-)

dna repair is heel iets anders dan parity checks etc. Dan heb je het over matrixen.

redundantie zie ik hier ook al niet- net zo min als Gert.

wat ik wel zie, bijvoorbeeld, met dat onderzoek van die plm 1500 'verouderingsgenen', zijn analoge effecten. Dus dna is op zijn minst een hybride geval!

Gerdien de Jong zei

harry p
De tabel heet toch echt: The Genetic Code - UAA= stop, etc. Verder ben ik het er volledig mee eens dat alle vergelijkingen tussen DNA en computerprogrammeren de grootste onzin opleveren.

Roeland Heeck zei

@Gert,
Ik had iets meer tekst moeten geven!
Mijn losse associatie was met die van optimale aantal jongen of eieren en het broertjes/zusjes al binnen de baarmoeder opeten (zandhaaien).

Jouw " niet leuk" legt ook daarbiij weinig gewicht in de schaal.
Daarom blijf ik me bijvoorbeeld afvragen of er tussen soorten opvallende verschillen bestaan in DNA-reparatie.

Omdat het me duidelijk is dat ik eerst wel "even" wat dien bij te lezen zal ik me daar eerst op storten.


@Harry-P
De vergelijk blijft in stand voor wat betreft de "bottom-line" effectiviteit van de verschillende check & repairsystemen.

@Gerdien,
Gelijkenissen met omputerprogrammeren gaan inderdaad te ver. Lijkt veel te veel op het vinden van een fossiele schrijfmachine en strookt ook niet met mijn godloze bestaan.

Roeland

harry p zei


gerdien

Hoe je het verder wil noemen, maakt niet uit. Als je maar niet denkt dat je die vergelijking serieus kunt nemen: net zo min als die tussen DNA en computers, want zoals je zegt leidt dat inderdaad tot de grootste onzin.


gert korthof zei

Roeland zei: Jouw " niet leuk" legt ook daarbiij weinig gewicht in de schaal.
Daarom blijf ik me bijvoorbeeld afvragen of er tussen soorten opvallende verschillen bestaan in DNA-reparatie."
Roeland, dat niet leuk slaat op de gevolgen van DNA-repair defects: het zijn ernstige ziektes, er worden 9 voorbeelden gegeven, er zijn er meer. De moraal is: je bent ernstig gehandicapt als je defecten in je repair-systeem hebt, je zult minder lang leven, je waarschijnlijk niet kunnen voortplanten.

De vraag of er tussen soorten opvallende verschillen bestaan in DNA-reparatie, is een interessante vraag, die echter onderzoek vereist.
Volgens de theorie moeten grote genomen een passend, dus beter repair systeem hebben. Zie Eigen.
Kortlevende soorten hebben misschien minder repair dan langlevende soorten.
Competitie tussen indiviuden van een soort: gezien de ernst van defecten in repair lijkt het me duidelijk dat individuen met het beste repair systeem de competitie zullen winnen.

gert korthof zei

Gerdien, ik durf het bijna niet te vragen: wat vindt je van de Eigen paradox? onzin of belangrijk???

Bedankt overigens voor je citaat van Nick Lane. ga ik opzoeken. Overigens: in zijn laatste boek zegt hij dat hij het probleem van de origin of the genetic code niet hoeft op te lossen (om zijn eigen hypothese over de origin of life naar voren te brengen).

"De tabel heet toch echt: The Genetic Code".
Ja, een Crick bedacht "The Central Dogma of molecular biology", maar de wetenschap kent geen dogma's en moleculen kennen geen codes.

Harry: "elke vergelijking tussen dna en code gaat mank. Die roept ook alleen maar verwarring op. Daarom gebruiken creationisten de analogie zo graag"

Je slaat de spijker op de kop. William Dembski en ID volgelingen!!!

Roeland Heeck zei

Gert,

Voor ik verder kan (speculeren) moet ik eerst verder inlezen.
Lane, gelijk electronisch binnengehaald, op zijn minst t/m hoofdstuk II.

Roeland

gert korthof zei

HarryP: Misschien moest je de naam van je andere blog 'was darwin wrong?' eens veranderen: ' was darwin incomplete?'.
Het is een website. Ik snap je suggestie, maar: wasdarwinwrong.com is een domeinnaam. Als ik DIE verander raak ik alle lezers kwijt die op de oude link klikken. Ik zou ze kunnen doorlinken van de oude naar een nieuwe, maar dan moet ik twee domeinnamen betalen.
Overigens heb ik al de titel van de site verandert in: Towards The Third Evolutionary Synthesis. Niet ogpevallen? Een hele mond vol; dat wel.

harry p zei

gert

laat ik nou gedacht hebben dat jij al bij de VIERDE evolutionaire synthese was. Valt weer tegen ;-)

harry p zei

gert
kwam ik tegen:

in a study published on October 26 in Nature Cell Biology, a research team led by Irene Chiolo documents how broken strands of a portion of DNA known as heterochromatin are dragged to the nuclear membrane for repair.

http://www.nature.com/ncb/journal/vaop/ncurrent/full/ncb3258.html

stof voor je volgende blogs?

graag gedaan!

gert korthof zei

Harry, zo ken ik je weer: lekker sparren, zoals je jaren geleden ook al deed.
Hier nog een: Had een (Nederl)ander de Nobelprijs voor scheikunde meer verdiend? gaat dus over DNA-repair. Eerst raden voordat je kijkt: welke Nederlander???

harry p zei

gert

er zijn er nog meer volgens moran:

http://sandwalk.blogspot.nl/2015/10/nobel-prize-for-dna-repair.html