"Replication of the genetic material is the single central property of living systems" (p. 413)De replicatie van het genetisch materiaal is de belangrijkste eigenschap van het leven. Er staat nog net niet 'het doel van het leven'! Hij vervolgt:
"Once one realizes that replication of the genetic material is the single central property of living systems, there is no logical escape from the selfish gene perspective. In particular, Dawkins provocatively claimed that organisms are but vehicles for replicating and evolving genes. (p.413–414).Iets verder wordt hij nog specifieker:
"All phenotypic features of organisms emerge and evolve only inasmuch as they are conductive to genome replication." (414)Dit is natuurlijk het beroemde selfish gene concept van Dawkins. Het fenotype (lichaam) van bacterie, plant en dier staat ten dienste van de replicatie van het genoom. Voeg nu uw achtergrond kennis toe: dat genoom bestaat uit DNA. En de relevante informatie in DNA berust op de specifieke Watson-Crick base paring van de bases A met T en C met G. Nu ziet u ook waarom de volgende passage cruciaal is:
"A large fraction [!] of the core phenotype consists of anti-entropic devices that lower the error rate of information transmission in the replication process itself, as well as the ancillary processes of transcription, translation, and protein and RNA folding, and keep in check the deleterious effects of those errors that do occur". (414)
 |
| Baron Münchhausen trekt zichzelf
aan zijn haren uit het moeras. ( wikipedia ) |
Koonin claimt dus dat een groot deel van de machinerie van een
organism in feite tot taak heeft kopieer fouten te minimaliseren. Bij een
bacterie wordt 10% van het genoom voor DNA repair gebruikt
(p.275) en de mens heeft tenminste 130 DNA-repair enzymen. Het
woord anti-entropic devices betekent eigenlijk systemen om degradatie
te verminderen zoals DNA-repair (is in eerdere blogs ter sprake gekomen). En
verder om fouten bij het vertalen van genetische informatie naar eiwitten te
herstellen. Want ook daar worden fouten gemaakt. En dat is weer belangrijk
omdat eiwitten de machinerie vormen die replicatiefouten moeten herstellen.
Foutgevoeligheid van DNA oplossen door voor méér eiwitten in het DNA te
coderen!
Een wonderbaarlijke prestatie die lijkt op Baron Münchhausen die zich aan
zijn haren uit het moeras trok.
Als U zich afvraagt wat maag, darm, mond, tong, tanden, etc in ons lichaam
doen, dan heeft Koonin daar ook een antwoord op: die zorgen voor de
grondstoffen voor replicatie en de rest van het lichaam in stand te houden.
Een typsiche Dawkiniaanse selfish gene beschrijving! Typerend voor
Koonin gebruikt hij 'replicatie' in plaats van 'DNA'. Hij bedoelt de
componenten van DNA: 4 bases, deoxyribose, fosfaat, nucleosides,
nucleotides.
Ik vertaal dit naar DNA: die fouten bestaan uit fouten in de Watson-Crick
base paring (AT en CG) die we punt-mutaties noemen. Ten tweede: inserties,
deleties die in feite berusten op breuken in de fosfaat-suiker backbone van
DNA (de backbone was chemisch steviger dan de base binding zoals we in
eerdere blogs concludeerden). Maar zowel de base paring als de
fosfaat-suiker backbone maakten DNA tot zo'n chemisch perfect molecuul,
zoals we in vorige blogs gezien hebben. Een molecuul waar nauwelijks
chemische alternatieven voor te vinden zijn. 'Optimaal gezien de
omstandigheden' zei iemand. Een molecuul dat chemisch niet anders opgebouwd
kan worden dan het is. Een noodzakelijk molecuul. Als je Röntgen-diffractie
patronen en de bestanddelen kent, volgt daaruit noodzakelijkerwijs de
driedimensionale structuur van DNA. Zo logisch zit DNA in elkaar. Welnu,
'the secret of life' is dat het leven een groot deel van zijn machinerie
nodig heeft om beschadigingen en replicatie fouten in DNA te herstellen!
Nota bene: het is mijn interpretatie van bovenstaande passages van
Koonin dat een groot deel van de biologische machinerie van ons lichaam tot
taak heeft de chemische tekortkomingen van DNA als informatiedrager te
compenseren. Evolutie heeft gekozen voor DNA en het compenseren van de
nadelen van DNA.
Koonin heeft het nergens in zijn boek over de chemische structuur van
DNA (dubbele helix). Hij vraagt zich niet af of er een andere/betere
backbone of bases mogelijk zijn. Hij noemt Watson en Crick op pagina 21,
maar laat nergens een afbeelding van het beroemde Watson-Crick DNA model
zien. Hij heeft het (heel abstract!) over de betrouwbaarheid van
informatieoverdracht in biologische systemen (p.275). Hij heeft
het alleen over DNA als drager van genetische informatie of 'genome'.
Koonin is dan ook een genome onderzoeker. Ergens anders
(p.24) zegt hij dat het principe van foutgevoelige replicatie
substraat onafhankelijk is, zoals bij computer virussen. Het
'grappige' is dat Koonin de Shannon informatie theorie nodig heeft om te
concluderen dat fout-vrije informatie overdracht onmogelijk is:
"Information theory is adamant in its insistence on the impossibility of
error-free information transmission." (p.23). Wel, dat is een
omweg. We kennen immers de chemische eigenschappen van DNA! Die
bepalen of fout-vrije transmissie mogelijk is of niet. Bovendien beperkt
Koonin's abstracte informatietheoretische benadering het zicht op het
ontstaan van DNA en het ontstaan van het leven. En dat is een heel ander
onderwerp, maar komt wel uitgebreid aan bod in zijn boek.
Samenvatting
- DNA replicatie is cruciaal in de evolutie ('essentie van het leven')
- maar DNA heeft nadelen (replicatie fouten, beschadigingen) veroorzaakt door de chemie van DNA
- die nadelen worden (ten dele) door repair systemen opgevangen
- DNA replicatie én DNA repair vormen 'de essentie van het leven'
- DNA repair wordt uitgevoerd door enzymen die in het DNA gecodeerd moeten worden
- dat kost méér DNA dat onderhouden moet worden
- een kosten/baten kwestie? het levert meer op dan het kost?
Enkele recente blogs over DNA
- 10 mrt 2012: Enkele verbazingwekkende feiten over zwakke plekken in DNA
- 2 mrt 2012: Stabiliteit van DNA wordt schromelijk overdreven
