Evolutie zonder mutaties

De dominante visie op de evolutietheorie is te beperkt, stelt moleculair bioloog James Shapiro. Evolutie is veel meer dan toevallige mutaties en natuurlijke selectie, de enige ingrediënten die veel biologen zien. Mutaties zijn lang niet altijd nodig.

Is het mogelijk om de evolutie van soorten op aarde te verklaren via een opeenstapeling van kleine veranderingen, de toevallige mutaties in het DNA? In een longread op de website Aeon.co stelt Shapiro dat de Moderne Synthese evolutie te beperkt beschrijft, en dat terwijl Darwin al veel breder dacht. Hoewel de eerste edities van zijn Oorsprong der soorten nog uitgingen van een opeenstapeling van kleine veranderingen, en dat de natuur geen sprongen maakt, stelde hij in de zesde editie dat er ook andere vormen van variatie bestaan die niet afhankelijk zijn van kleine modificaties.

Symbiose

In de moderne moleculaire biologie is dit soort variatie al lang bekend, maar er is te weinig aandacht voor, aldus Shapiro. Hij verwijst onder meer naar het werk van Lynn Marguilis, die de rol van symbiose in evolutie beschreef. Bepaalde structuren, zoals de celkern van eukaryoten (kerndragende cellen) of de mitochondriën (de energiefabriekjes van de cel) blijken te zijn ontstaan door symbiose tussen micro-organismen.

Verder ontdekte Barbara McClintock hoe grootschalige veranderingen konden optreden bij maïs. Zij ontdekte dat in het DNA bepaalde elementen actief kunnen zijn, de zogeheten transposons, die in staat zijn grote stukken DNA verplaatsen. Zo kan het DNA door elkaar gehusseld worden, iets wat heeft bijgedragen aan onder mee het afweersysteem. Bijzonder is dat transposons lijken te reageren op externe stimuli, zoals bijvoorbeeld stress. Maar dat gaat in tegen de ‘fysicalistische’ traditie die stelt dat allen puur fysische krachten die zorgen voor mutaties een rol spelen in evolutie, een aanname die cruciaal is voor het concept van ‘zelfzuchtige genen’ dat door Richard Dawkins is geïntroduceerd.

Genetische manipulatie

Shapiro laat in zijn essay zien dat er nog allerlei andere mechanismen zijn om DNA te husselen of bijvoorbeeld genen op verschillende manieren te gebruiken. Dit alles gaat in tegen het fundament van het neo-Darwinisme: één gen produceert één eiwit, en een gen is een afgebakende eenheid voor het produceren van een eiwit. In sommige gevallen kan een organisme zelfs het eigen DNA bewerken, iets wat hij ‘natuurlijke genetische manipulatie’ heeft genoemd.

Ook stelt Shapiro dat er geen ‘junk-DNA’ bestaat, alle regio’s van het menselijk genoom coderen voor biologisch belangrijke moleculen. Die uitspraak baseert hij op de vinding van het ENCODE project, dat stelt dat bijna al het DNA op een of andere manier wordt omgezet in RNA. Die uitspraak is wat controversieel, andere biologen stellen dat het meeste DNA inderdaad wordt omgezet, maar dat niet al dit RNA functioneel is.

Biodiversiteit

Shapiro gaat ook nog in op soortvorming door hybridisatie (de vermenging van twee soorten), iets wat bij veel gisten en planten is gevonden, maar ook voorkomt bij dieren. Opnieuw gaat het hier om evolutie die niet door mutaties is veroorzaakt.

Het essay laat zien dat de natuur wel degelijk evolutionaire sprongen maakt, en dat die sprongen misschien wel belangrijker zijn dan de klassieke ideeën over mutatie en natuurlijke selectie. Hij stelt dat het hoog tijd wordt om dit serieus te nemen en te verwerken in de evolutietheorie. Alleen dan kunnen we begrijpen hoe biodiversiteit ontstaat, maar bijvoorbeeld ook resistentie tegen antibiotica.

Bron: Evolution without accidents
Beeld: Robert Martienssen, Cold Spring Harbor Laboratory