Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο έδειξαν ότι η Φυσική Επιλογή παίζει καίριο ρόλο στην Μοριακή Εξέλιξη. Σε δημοσίευση τους στην επιστημονική επιθεώρηση Νature οι επιστήμονες δείχνουν ότι το 25% των γονιδίων εξελίσσονται γρήγορα ως απάντηση σε ανταγωνιστικές πιέσεις
Η Φυσική Επιλογή, είναι σημαντική για την Μοριακή Εξέλιξη,Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο έδειξαν ότι η Φυσική Επιλογή παίζει καίριο ρόλο στην Μοριακή Εξέλιξη. Σε δημοσίευση τους στην επιστημονική επιθεώρηση Νature [Testing the neutral theory of molecular evolution with genomic data from Drosophila, Nature 415, 1024-1026 (28 February 2002)] οι επιστήμονες δείχνουν ότι το 25% των γονιδίων εξελίσσονται γρήγορα ως απάντηση σε ανταγωνιστικές πιέσεις. Στα ίδια συμπεράσματα καταλήγει και μια δεύτερη δημοσίευση στο ίδιο τεύχος του περιοδικού.Αν και τα άρθρα αυτά εστιάζονται στις μύγες των φρούτων σε μια παλαιότερη αναφορά (Genetics, Ιούλιος, 2001), η επιστημονική ομάδα του Σικάγο, μπόρεσε να εκτιμήσει τον αριθμό των υπαρκτών "καλών" μεταλλάξεων, που διαφοροποιούν τον άνθρωπο από τον πίθηκο, και τον αριθμό των εναπομείναντων "κακών" μεταλλάξεων που έχουν συσσωρευθεί ως γενετικά ελαττώματα στο γονιδίωμα και σιγά σιγά εξαλείφονται.
Τα άρθρα αυτά έρχονται σε άμεση αντιπαράθεση με την "Θεωρία της Ουδετερότητας" η οποία κυριαρχεί στη Γενετική από το 1960. Σύμφωνα με αυτήν, συμβαίνουν τυχαία, πολλές μικρές αλλαγές, όμως η μεγάλη πλειοψηφία των αλλαγών απλά δεν έχει καμία σημασία. Οι μεταλλάξεις που οδηγούν σε μια ουσιαστική διαφορά αποτελούν ποσοστό μικρότερο από 1%, και είτε γίνονται αποδεκτές, είτε εξαλείφονται από τη Φυσική Επιλογή. "Για αρκετές δεκαετίες η Θεωρία της Ουδετερότητας κυριαρχούσε στην εξελικτική σκέψη αλλά δεν είχαμε την τεχνολογία να την ελέγξουμε" , δήλωσε ο Chung-I Wu, καθηγητής και διευθυντής του τμήματος Οικολογίας και Εξέλιξης στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και επικεφαλής της μελέτης. "Τώρα βρίσκουμε ότι αντίθετα με αυτήν την αποδεκτή θεωρία, οι Δαρβινικές δυνάμεις παίζουν ένα κυρίαρχο ρόλο", συνεχίζει ο καθηγητής.
Για να διαπιστώσουν τη σημασία της Φυσικής Επιλογής (η οποία προβλέπει την επιβίωση του καλύτερα προσαρμοσμένου ατόμου, σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, πρωτοδιατυπώθηκε από τον Κάρολο Δαρβίνο) στο Γενετικό επίπεδο ο Wu και οι διδακτορικοί φοιτητές, Justin Fay και Gerald Wyckoff, καταμέτρησαν με ακρίβεια τις παραλλαγές 45 γονιδίων στις μύγες του είδους Drosophila melanogaster και τις σύγκριναν με αυτές των ίδιων γονίδιων σε ένα άλλο είδος Drosophila simulans. Βρήκαν ότι οι ανταγωνιστικές πιέσεις διαμόρφωσαν 1 στα 4 γονίδια. Σε 34 από τα 45 γονίδια (75%) δεν διαπιστώθηκε η δράση της Φυσικής Επιλογής, όμως 11 στα 45 (25%) έδειξαν γρήγορη εξέλιξη. Τα γονίδια αυτά συνεισφέρουν δυσανάλογα στον ολικό αριθμό των αλλαγών λέει ο Wu. Tα περισσότερα από αυτά τα γονίδια εμπλέκονται σε διαδικασίες όπως η αντίσταση σε ασθένειες ή στην σεξουαλική αναπαραγωγή, πεδία όπου υπάρχει συνεχώς, περιθώριο για βελτίωση.
Συγκρίνοντας την ποικιλομορφία στο ανθρώπινο γονιδίωμα και την απόκκλιση από τους πιθήκους, με τους οποίους έχουμε κοινό πρόγονο, οι ερευνητές προσδιόρισαν ότι το 35% των αλλαγών που είχαν συσσωρευθεί ήταν "καλές". Αυτό σημαίνει ότι από τότε που οι άνθρωποι διαχωρίστηκαν από τους πιθήκους 30 εκατομμύρια χρόνια πριν, κάθε δύο αιώνες μια ευννοϊκή αντικατάσταση εισάγεται στο ανθρώπινο γονιδίωμα. "Οι άνθρωποι συνεχώς βελτιώνονται" λέει ο Wu "αλλά κανείς δεν είναι τέλειος". 30 με 40% των αντικαταστάσεων σε αμινοξέα στους ανθρώπινους πληθυσμούς είναι ελαφρώς φθοροποιές. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ο μέσος άνθρωπος φέρει 500 επιζήμιες μεταλλαγές που θα απομακρυνθούν από τον πληθυσμό μέσω της φυσικής επιλογής αλλά βαθμιαία συσσωρεύονται προτού εξέλθουν.
Η Θεωρία της Ουδετερότητας που προτάθηκε από τον γενετιστή Motoo Kimura το 1968, αν και αρχικά αμφιλεγόμενη, έγινε σιγά σιγά, κάτι σαν ευαγγέλιο. Πριν την έλευση της σύγχρονης Γενετικής, η εξελικτική μελέτη γινόταν μέσω παρατήρησης ορατών διαφορών. Την δεακετία του 60 όμως οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι κάτω από τις φανερά λίγες διαφορές μεταξύ συναφών ειδών, υπήρχαν πάρα πολλές διαφορές στο DNA για να ξεκαθαριστούν από τη φυσική επιλογή.
Έτσι ο Kimura ανέπτυξε ένα μαθηματικό μοντέλο, για να εξηγήσει πως λειτουργεί η Φυσική Επιλογή στο γενετικό επίπεδο. Υποστήριξε ότι ο μεγαλύτερος όγκος των αλλαγών στο DNA είναι ουδέτερες, αποτέλεσμα τυχαίων μεταλλάξεων, με ασήμαντες βιολογικές συνέπειες, και σπάνια αν όχι ποτέ, καθοδηγούμενες από τη Φυσική Επιλογή. Η θεωρία αυτή επέτρεπε στους επιστήμονες να θέτουν και να ελέγχουν προβλέψεις βασιζόμενοι σε απλές στατιστικές πιθανότητες. Όμως η Βιολογία είναι από τη φύση της μια διαδικασία, που γεννά ποικιλομορφία και συσσωρεύει πολλαπλές μικροσκοπικές παρεκκλίσεις ώστε να ανταπεξέλθουν οι οργανισμοί στις περιβαλλοντικές αλλαγές.
Τα άρθρα αυτά, μας λένε πόσο ατελή είναι στην πραγματικότητα τα γονιδιώματά μας, λέει ο Wu. "Ταυτόχρονα όμως, μας λένε ότι συνεχώς σημειώνουμε πρόοδο, μέσα από τις διαδικασίες της Φυσικής Επιλογής".
