Itsekäs DNA
Itsekäs DNA on termi DNA-sekvensseille, joilla on kaksi erilaista ominaisuutta:
- DNA-sekvenssi leviää muodostamalla uusia kopioita itsestään genomissa; ja
- se ei vaikuta erityisesti isäntäorganisminsa lisääntymismenestykseen. (Sillä voi olla merkittäviä kielteisiä vaikutuksia.)
Richard Dawkins esitti vuonna 1976 ilmestyneessä kirjassaan The Selfish Gene (Itsekäs geeni) ajatuksen itsekkäästä DNA:sta, kun eukaryoottien genomeista löydettiin koodaamatonta DNA:ta. Vuonna 1980 Nature-lehdessä julkaistiin kaksi artikkelia, joissa käsitettä laajennettiin ja käsiteltiin. Toisen artikkelin mukaan:
Luonnonvalinnan teoria, sen yleisempi muotoilu, käsittelee monistuvien yksiköiden välistä kilpailua. Se osoittaa, että tällaisessa kilpailussa tehokkaampien replikaattoreiden määrä kasvaa vähemmän tehokkaiden kilpailijoidensa kustannuksella. Riittävän ajan kuluttua vain tehokkaimmat replikaattorit jäävät eloon.
Normaalia geneettisesti toimivaa DNA:ta voitaisiin pitää "replikoivina kokonaisuuksina", jotka vaikuttavat replikaatioonsa manipuloimalla solua, jota ne hallitsevat. Sitä vastoin itsekkäät DNA:n yksiköt voivat hyödyntää solun olemassa olevia mekanismeja ja lisääntyä vaikuttamatta organismin kuntoon muilta osin.
Itsekkään DNA:n ja geneettisesti toimivan DNA:n käsitteiden välillä ei ole jyrkkää rajaa. Usein on myös vaikea nähdä, onko koodaamattoman DNA:n yksikkö toiminnallisesti tärkeä vai ei, tai jos on, niin millä tavalla. Lisäksi ei ole aina helppoa erottaa toisistaan joitakin itsekkään DNA:n tapauksia ja joitakin virustyyppejä.
Idean historia
Ajatus siitä, että jotkin geneettiset elementit eivät ehkä ole hyödyllisiä organismille, ei ole uusi. Vuonna 1928 venäläinen geneetikko raportoi X-kromosomista Drosophila obscurassa. Hän väitti, että siitä johtuva naaraiden sukupuolisuhde saattaisi ajaa populaation sukupuuttoon.
Vuonna 1941 esitettiin ensimmäisen kerran, että molemmilta vanhemmilta normaalisti periytyvien ydingeenien ja yhdeltä vanhemmalta (naaraalta) periytyvien mitokondriaalisten geenien välillä saattaa olla ristiriita. Se voisi johtaa kasveissa sytoplasmaattiseen urospuoliseen steriiliyteen.
Samoihin aikoihin raportoitiin useista muista esimerkeistä itsekkäistä geneettisistä elementeistä. Esimerkiksi eräs maissigeenikko kuvasi, miten kromosomitupot johtivat naaraspuoliseen meioottiseen ajoon maississa. Meioottinen ajo tarkoittaa sitä, että geenin yksi kopio siirtyy jälkeläisille odotettua useammin eli 50 prosenttia ajasta.
Ruotsalainen kasvitieteilijä ja sytogeneetikko Gunnar Östergren havaitsi vuonna 1945, miten kromosomit voivat levitä populaatiossa oman "loismaisen" luonteensa vuoksi. Keskustellessaan B-kromosomeista kasveissa hän kirjoitti: "Monissa tapauksissa näillä kromosomeilla ei ole mitään hyödyllistä tehtävää niitä kantavalle lajille, vaan ne elävät usein yksinomaan loismaista elämää ... [B-kromosomien] ei tarvitse olla kasveille hyödyllisiä. Niiden tarvitsee olla hyödyllisiä vain itselleen." - Gunnar Östergren.
Sitten 1950-luvun alussa Barbara McClintock julkaisi sarjan artikkeleita, joissa kuvattiin "siirrettävien elementtien" olemassaoloa. Nämä ovat menestyneimpiä itsekkäitä geneettisiä elementtejä. Siirrettävien elementtien löytäminen johti siihen, että hänelle myönnettiin lääketieteen tai fysiologian Nobel-palkinto vuonna 1983.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on itsekäs DNA?
A: Itsekäs DNA on termi DNA-sekvensseille, joilla on kaksi ominaisuutta: kyky levitä muodostamalla lisää kopioita itsestään perimässä ja se, ettei se auta isäntäorganisminsa lisääntymismenestystä.
K: Kuka ehdotti ensimmäisenä ajatusta itsekkäästä DNA:sta?
V: Richard Dawkins esitti ensimmäisenä ajatuksen itsekkäästä DNA:sta kirjassaan The Selfish Gene (Itsekäs geeni) vuodelta 1976.
K: Miten Orgel ja Crick laajensivat tätä käsitettä?
V: Orgel ja Crick laajensivat tätä käsitettä Nature-lehdessä vuonna 1980 julkaistussa artikkelissa, jossa he käsittelivät sitä, miten luonnonvalinta toimii toistensa kanssa kilpailevien monistuvien yksiköiden kanssa. He väittivät, että tehokkaammat replikaattorit lisääntyvät ajan mittaan vähemmän tehokkaiden kilpailijoiden kustannuksella.
Kysymys: Miten normaali geneettisesti toimiva DNA replikoituu?
V: Normaali geneettisesti toimiva DNA monistuu manipuloimalla solua, jota se hallitsee.
K: Mitä yhtäläisyyksiä on itsekkään DNA:n ja virusten välillä?
V: Joitakin itsekkään DNA:n ja joidenkin virustyyppien välisiä eroja voi olla vaikea erottaa toisistaan, koska niillä on yhteisiä ominaisuuksia, kuten kyky hyödyntää solun olemassa olevia mekanismeja lisääntyäkseen vaikuttamatta solun kuntoon.
K: Onko itsekkään DNA:n ja geneettisesti toimivan DNA:n välillä selkeä raja?
V: Ei, näiden kahden käsitteen välillä ei ole selvää rajaa, koska voi olla vaikeaa määrittää, onko koodaamattoman DNA:n yksikkö toiminnallisesti tärkeä vai ei, tai jos se on tärkeä, millä tavoin se vaikuttaa organismin kuntoon.
K: Mitä havaittiin, kun ei-koodaavaa DNA:ta tutkittiin?
V: Kun ei-koodaavia DNA:ta tutkittiin, havaittiin, että niillä oli kaksi ominaisuutta: ne saattoivat levitä muodostamalla lisää kopioita itsestään genomissa, mutta ne eivät auttaneet organismin lisääntymismenestystä.
