O tom, jak funkční transpozony vyvracejí teorii o „odpadní /junk/ DNA“ i evoluci člověka

BRIAN T H O M A S, M. S.

(Z časopisu ACTS&FACTS 17, 3/2010, http://www.icr.org/i/pdf/af/af1003.pdf, přeložil M. T. - 4/2010)

Evoluce v širším smyslu tvrdí, že z jednobuněčného organizmu se může přirozenými procesy nakonec vyvinout člověk. Zvláštní genetické pojmy zvané transpozony zavedli vědci jako nezvratné důkazy toho, že k takovým jevům skutečně v evoluci člověka docházelo, avšak bližší pohled na nová data svědčí o tom, že teorie transpozonů je naopak s evolucí v příkrém rozporu.

Zvyšování celkového objemu DNA (genomu) díky aktivitě transpozonů

Transpozony zahrnují několik sekvencí DNA, u kterých pozorujeme kopírování, spojování a opětné vkládání do genomu. Někdy se nazývají skákavými geny. Setkáváme se s nimi u všech rostlin i zvířat. Zatímco některé z nich nejsou aktivní, mnoho z nich funguje. Mají tendenci přemísťovat se do jistých oblastí genomu.

Vědci si všimli, že kopírování a vlepování se transpozonů do jiných míst genomu probíhá velmi rychle, což je v rozporu s tradičním scénářem evoluce postulujícím pomalé a postupné změny. Ukazuje se, že rychlá aktivita transpozonů je řízena specifickými buněčnými programy, a že tedy není produktem mutací a přírodního výběru, a tedy není součástí evoluce tak, jak je běžně popisována.

V krátkém čase – něco kolem deseti generací – transpozony zvýší celkový obsah DNA v dané populaci, aniž by do organizmu přidávaly nové geny. U některých druhů se zjistilo, že právě tímto způsobem jim vzrostl objem DNA. Asi 44 procent lidské DNA tvoří repetitivní /opakující se/ prvky, jejichž velkou část vytvořily právě transpozony.

Tyhle rozsáhlé sekvence jsou tvořeny opakovanými bloky identické DNA. Mnozí evolucionisté měli za to, že jde o sekvence náhodné, které jsou plně zapojeny do evolučních procesů jako „záplaty“ podílející se na tvorbě nových genetických rysů. Dnes však víme o jejich užitečnosti. Kdyby je chtěla evoluce použít k náhodným mutacím, spíše by svého hostitele zabily než přivedly ke genetickým vylepšením.

Transpozony u šimpanzů – pozůstatky z evoluční minulosti?

Velmi zajímavé je, že šimpanzi i lidé sdílejí některé téměř identické transpozony nacházející se na podobně vypadajících chromozomech. Jak se tam dostaly? Evolucionisté tvrdili, že „před mnoha miliony let utrousily dávné retroviry částečky své DNA do genomu primátů.“ (2) Ač je to často vydáváno za skutečnost, je pouhou spekulací, že dnešní transpozony vzešly ze včerejších virů.

Některé transpozony se prý dostaly do šimpanzů a lidí při virové infekci, když se oba vyvíjeli z jediného společného předka. Později se lidé a šimpanzi od onoho primáta-předka „oddělili“. Takže tutéž transpozonovou sekvenci přítomnou u obou druhů pokládají evolucionisté za důkaz toho, že lidé i šimpanzi vzešli ze společného předka. A pokud lidé transmutovali z nějakého raného primáta, pak je halasně propagovaná evoluce pravdivá. Uvedená skutečnost je jedním z nejlepších důkazů pro evoluci.

O transpozonech se též předpokládá, že byly zdrojem „odpadní DNA“, která po celé věky umožňovala mutacím vytvářet nové struktury pro dnešní biodiverzitu. Vědci však prokázali, že tyhle dlouhé, opakované transpozonové sekvence jsou užitečné už samy o sobě a dokonce pro organizmy nezbytné. Tvrzení o tom, že transpozony dokazují společný původ šimpanzů a lidí a že jsou zdrojem fragmentárního pomocného materiálu sloužícího pokroku evoluce, by mělo své opodstatnění pouze tehdy, kdyby byly v podstatě bezcenné.

Někteří vědci souhlasící s možností, že transpozony byly vytvořeny účelně, a proto mají v organizmu svou funkci, předpovídali už nejméně před deseti lety, že budou jejich důležité funkce odhaleny (3). Když ještě nikdo nevěděl, že tyhle repetitivní sekvence hrají v genetice důležitou roli, domnívali se evoluční biologové, že tomu tak není, jelikož nekódují bílkoviny. Nové genomické technologie však vnesly více světla do otázky, čemu vlastně transpozony slouží.

Transpozony s funkcemi

V uplynulém desetiletí vědci odhalili a stále odhalují řadu funkcí transpozonů včetně oné (objevené roku 2006), která reguluje gen řídící vývoj nervových buněk – gen společný všem savcům a dokonce i „živé fosilii“, latimérii (4). Byly též nalezeny transpozony, které regulují rychlost exprese genových produktů rostlin (5).

Roku 2009 vědci zjistili, že transpozony jednoho z jednobuněčných prvoků z podkmene obrvených mají zásadní význam pro správný vývoj tohoto tvorečka. Zmínění vědci napsali, že „Tyhle transpozony asi nebudou pouhými příživnickými vetřelci, kteří omezují hostitelovu zdatnost či mají jen malý vliv na jeho genotyp; spíše půjde o mutualisty (symbionty) přinášející organizmu přímý prospěch, jakým je třeba vkládání genomické DNA.“ (6) Zjistili, že tyhle transpozony „jsou příčinou úžasně rychlého a téměř akrobatického přeorganizovávání veškerého genomu, které je nutné pro růst organizmu.“ (7) Takže mají-li transpozony své nezastupitelné funkce ve zmíněných organizmech, mohly by hrát rovněž důležité role u šimpanzů nebo lidí? V článku v časopisu Nature Genetics píše mezinárodní tým badatelů vedených genetikem Geoffem Faulknerem, že v savčí tkáni provádějí 6 až 30 procent transkriptů RNA retrotranspozony, nikoli geny /8/. Retrotranspozony jsou třídou transpozonů.

Transkripty RNA začínají jako jednovláknové kopie malých úseků sekvence DNA. Některé transkripty překládají informaci nutnou k tvorbě bílkoviny; většina transkriptů RNA však pomáhá regulovat rychlost a rozsah důležitých buněčných procesů a produktů (9). Informace obsažená v transpozonech je též zdrojem náhradního prostoru, kde by se mohl rozjet transkripční proces a začít přepisovat DNA. Jakmile pak na těchto četných startovacích místech přepis začne a postupuje kupředu i dozadu na obou vláknech DNA, vznikají potřebné typy RNA (10).

Faulkner prohlásil ve zprávě pro tisk vydané Queenslandskou univerzitou, „Naše výsledky prokázaly, že retrotranspozony, které už nemohou obíhat v genomu, mohou být ještě vyjádřeny v širokém spektru buněk a regulovat tak expresi sousedních genů (11).“ Transkripty řízené transpozony jsou pro buňky velmi důležité. Příživnické sekvence DNA z nějakého dávného viru by byly zdrojem bezcenného odpadu, a ne materiálu nesoucího důležitou informaci. Myšlenku, že transpozony pocházejí z virových infekcí, ale že se později ve svých nových hostitelích jaksi naučily být užitečné, přijali evolucionisté a pokřtili jménem „exaptace“. Tento závěr je však spekulativní, není založen na pozorování a je iracionální. Bez řádné genové regulace zajišťované transpozony, které jsou již funkční a plně integrované do genomu, může organizmus zahynout.

Analogický k tomuto stavu je třeba fakt, že kopie počítačového viru na pevném disku nepřispívají k lepšímu softwaru či výkonu, ale spíše mu škodí. Užitečný software vzniká jedině podle plánu a programátor ho musí pracně vymyslet. Věda prokázala, že transpozony jsou užitečným biologickým softwarem. To však znamená, že nevznikly z virů, přestože někteří vědci halasně tvrdí opak (12). Místo toho to vypadá, že jsou výsledkem činnosti předem naplánované soustavy integrovaných genetických prvků, které pracují v přísně řízeném režimu a které samy opět řídí soustavy další.

Veškerý genom je plný informací

Důvodem toho, že jak šimpanzi tak lidé mají tak podobně vypadající transpozony v podobných chromozomech, by mohl být fakt, že tyhle sekvence byly naprogramovány tak, aby plnily podobné biologické funkce. Nebo mohly sledovat podobné biologicky významné vzory, když byly kopírovány a vkládány, z důvodů, které už nezjistíme. Jelikož transpozony nevznikly z dávných virů, nýbrž jsou spíše základními složkami genomů, není je už možno používat k podpoře víry, že se šimpanzi a lidé vyvinuli ze společného předka. Což znamená, že odpadl jeden z nejlepších důkazů evoluce právě tak jako celá vybledlá plejáda dřívějších „nejlepších“ důkazů (13).

Degradace transpozonů jako „důkazů“ evoluce připomíná starou zdiskreditovanou argumentaci „zakrnělými orgány“. Sto osmdesát orgánů v lidském těle bylo považováno za neužitečné přežitky z evoluční minulosti, avšak o každém z nich se zjistilo, že má důležitou funkci, včetně slepého střeva a mandlí (14). Teď, když víme, že zmíněná mohutná pole genetického materiálu obsahují důležité informace, musíme koncepci „odpadní DNA“ hodit do odpadu. A neexistuje-li přebytečný genetický materiál, který by mohl zmutovat, jaký mechanizmus zbývá evoluci k vytvoření celé té škály živých organizmů, kterou dnes pozorujeme?

Je obtížné či téměř nemožné představit si, jak by mohla evoluce slepě zfušovat transpozony, aniž by porušila jejich přesnou koordinaci, životně důležitou pro zvířata i rostliny. O to je však nyní snazší pochopit, že původní lidé – podobně jako první šimpanzi, rostliny a dokonce i jednobuněčné organizmy – byli profesionálně stvořeni, po všech stránkách, skvělým Inženýrem.

Odkazy

1. Kalendar, R. et al. 2000. Genome evolution of wild barley
(Hordeum spontaneum) by BARE-1 retrotransposon
dynamics in response to sharp microclimatic divergence.
Proceedings of the National Academy of Sciences. 97 (12):
6603-6607.
2. Schmidt, K. and T. Stephens. Ancient Retroviruses Spurred
Evolution of Gene Regulatory Networks in Primates. Center
for Biomolecular Science & Engineering, University of California
Santa Cruz press release, November 14, 2007.
3. Walkup, L. K. 2000. Junk DNA: evolutionary discards or
God’s tools? Technical Journal (now Journal of Creation). 14
(2): 18-30.
4. Bejerano, G. et al. 2006. A distal enhancer and an ultraconserved
exon are derived from a novel retroposon. Nature.
441 (7089): 87-90.
5. Takeda, S. et al. 1998. Transcriptional activation of the tobacco
retrotransposon Tto1 by wounding and methyl jasmonate.
Plant Molecular Biology. 36 (3): 365-376.
6. Nowacki, M. et al. 2009. A Functional Role for Transposases
in a Large Eukaryotic Genome. Science. 324 (5929): 935-
938.
7. MacPherson, K. Research team finds important role for junk
DNA. News at Princeton. Posted on princeton.edu May 20,
2009, accessed January 18, 2010.
8. Faulkner, G. J. et al. 2009. The regulated retrotransposon
transcriptome of mammalian cells. Nature Genetics. 41 (5):
563-571.
9. Moore, M. J. and N. J. Proudfoot. 2009. Pre-mRNA Processing
Reaches Back to Transcription and Ahead to Translation.
Cell. 136 (4): 688-700.
10. The ENCODE Project Consortium. 2007. Identification and
analysis of functional elements in 1% of the human genome
by the ENCODE pilot project. Nature. 447 (7146): 799-816.
11. International team cracks mammalian gene control code.
University of Queensland press release, April 20, 2009.
12. Most professional and lay scientists still believe that transposons
are virally derived, and probably will for a long time
to come. See Zimmer, C. Hunting Fossil Viruses in Human
DNA. The New York Times. Published online January 11,
2010, accessed January 18, 2010.
13. Wells, J. 2000. Icons of Evolution. Washington, DC: Regnery
Publishing, Inc.
14. Bergman, J. and G. Howe. 1990. “Vestigial Organs” Are Fully
Functional. Chino Valley, AZ: Creation Research Society.

Brian Thomas je vědeckým dopisovatelem