Darwin und Embryologie.

Dies ist ein begleitendes Post zu einem Teil meiner Buchbesprechung von Dembskis 'Understanding intelligent design'.

Darwin widmete der Embryologie ein eigenes Unterkapitel und wertete verschiedene Beobachtungen aus diesem Gebiet als sehr überzeugende Argumente für eine gemeinsame Abstammung.
Seine Argumentation beinhaltet eine ganze Reihe einzelner Punkte, die ich hier nicht in ihrer Gesamtheit wiedergeben kann. Ich werde trotzdem versuchen, die Wichtigsten hier wiederzugeben, um Euch einen Eindruck über Darwins Herangehensweise zu vermitteln.

Zunächst zählt Darwin einige Fakten auf:

Einige Strukturen, die im erwachsenen Tier große Unterschiede aufweisen und verschiedenen Zwecken dienen, sind im Embryo noch sehr ähnlich (z. B. Körpersegmente von Insekten oder Vorder-/Hinterextremitäten). Innerhalb einer Klasse sind die Embryos der dazugehörigen Arten ebenfalls sehr ähnlich, auch wenn die erwachsenen Tiere sich stark unterscheiden können.

It has already been stated that various parts in the same individual which are exactly alike during an early embryonic period, become widely different and serve for widely different purposes in the adult state. So again it has been shown that generally the embryos of the most distinct species belonging to the same class are closely similar, but become, when fully developed, widely dissimilar. A better proof of this latter fact cannot be given than the statement by Von Baer that "the embryos of mammalia, of birds, lizards, and snakes, probably also of chelonia, are in their earliest states exceedingly like one another, both as a whole and in the mode of development of their parts; so much so, in fact, that we can often distinguish the embryos only by their size. In my possession are two little embryos in spirit, whose names I have omitted to attach, and at present I am quite unable to say to what class they belong. They may be lizards or small birds, or very young mammalia, so complete is the similarity in the mode of formation of the head and trunk in these animals. The extremities, however, are still absent in these embryos. But even if they had existed in the earliest stage of their development we should learn nothing, for the feet of lizards and mammals, the wings and feet of birds, no less than the hands and feet of man, all arise from the same fundamental form."
[...]
A trace of the law of embryonic resemblance occasionally lasts till a rather late age: thus birds of the same genus, and of allied genera, often resemble each other in their immature plumage; as we see in the spotted feathers in the young of the thrush group. In the cat tribe, most of the species when adult are striped or spotted in lines; and stripes or spots can be plainly distinguished in the whelp of the lion and the puma. We occasionally though rarely see something of the same kind in plants; thus the first leaves of the ulex or furze, and the first leaves of the phyllodineous acacias, are pinnate or divided like the ordinary leaves of the leguminosæ. [pp. 387/388]

Der Grund für die Ähnlichkeit einzelner Strukturen während der embryonalen Entwicklung kann nicht darin liegen, dass sie Anpassungen an ähnliche Bedingungen darstellen, da sich auch ähnliche Strukturen in Embryos finden, die unter sehr unterschiedlichen Bedingungen heranreifen.

The points of structure, in which the embryos of widely different animals within the same class resemble each other, often have no direct relation to their conditions of existence. We cannot, for instance, suppose that in the embryos of the vertebrata the peculiar loop-like courses of the arteries near the branchial slits are related to similar conditions,—in the young mammal which is nourished in the womb of its mother, in the egg of the bird which is hatched in a nest, and in the spawn of a frog under water. We have no more reason to believe in such a relation, than we have to believe that the similar bones in the hand of a man, wing of a bat, and fin of a porpoise, are related to similar conditions of life. No one supposes that the stripes on the whelp of a lion, or the spots on the young blackbird, are of any use to these animals. [p. 388]
Diesen Punkt unterstreicht Darwin noch durch Beispiele von Insekten- und Crustaceenlarven und kommt später noch einmal darauf zurück:
We are so much accustomed to see a difference in structure between the embryo and the adult, that we are tempted to look at this difference as in some necessary manner contingent on growth. But there is no reason why, for instance, the wing of a bat, or the fin of a porpoise, should not have been sketched out with all their parts in proper proportion, as soon as any part became visible. [p. 390]

Dies ist die Vorbereitung seines Arguments für common descent:

How, then, can we explain these several facts in embryology,—namely, the very general, though not universal, difference in structure between the embryo and the adult;—the various parts in the same individual embryo, which ultimately become very unlike and serve for diverse purposes, being at an early period of growth alike;—the common, but not invariable, resemblance between the embryos or larvæ of the most distinct species in the same class;—the embryo often retaining whilst within the egg or womb, structures which are of no service to it, either at that or at a later period of life; on the other hand larvæ, which have to provide for their own wants, being perfectly adapted to the surrounding conditions;—and lastly the fact of certain larvæ standing higher in the scale of organisation than the mature animal into which they are developed? I believe that all these facts can be explained, as follows.
[pp. 390/391]

Seine folgende Erklärung beinhaltet zunächst, dass Modifikationen, die das Aussehen des erwachsenen Tieres betreffen, nicht notwendigerweise auch schon für den Embryo/das Jungtier von Nutzen sind. Solange z. B. ein Jungvogel noch von seinen Eltern gefüttert wird, benötigt er noch keinen spezialisierten Schnabel. Die Ausbildung dieser Modifikation früher in der Entwicklung wird also durch nichts begünstigt (oder könnte sogar negativ sein). Darum, wenn man eine gemeinsame Abstammung annimmt, sollten sich die frühen Entwicklungsstufen ähnlicher sehen als die erwachsenen Tiere.

Um dies zu überprüfen, vermaß Darwin verschiedene domestizierte Hunde-, Pferde- und Taubenrassen, von denen mit ziemlicher Sicherheit angenommen werden konnte, dass sie jeweils aus einer einzigen Art hervorgegangen war. Er konnte bestätigen, dass die sehr jungen Tiere (3 Tage nach der Geburt bzw. 12 Stunden nach dem Schlüpfen) noch sehr ähnlicher in ihren Proportionen waren als die erwachsenen Tiere.

Dies übertrug er dann auf natürlich vorkommende Arten:

Let us take a group of birds, descended from some ancient form and modified through natural selection for different habits. Then, from the many slight successive variations having supervened in the several species at a not early age, and having been inherited at a corresponding age, the young will have been but little modified, and they will still resemble each other much more closely than do the adults,—just as we have seen with the breeds of the pigeon. We may extend this view to widely distinct structures and to whole classes. The fore-limbs, for instance, which once served as legs to a remote progenitor, may have become, through a long course of modification, adapted in one descendant to act as hands, in another as paddles, in another as wings; but on the above two principles the fore-limbs will not have been much modified in the embryos of these several forms; although in each form the fore-limb will differ greatly in the adult state. [p. 393]

Darwin wusste natürlich noch nichts über die genetischen Grundlagen der Vererbung und wenn es darum geht, dieses spätere Auftreten von Modifikationen in der individuellen Entwicklung zu erklären, liegt er einigermaßen falsch. Wenn ich ihn richtig verstehe, stellt er sich die Embryonalentwicklung als eine Art Programm mit verschiedenen Stufen vor, die durchlaufen werden und neue Modifikationen werden einfach "hintendrangepackt". Aus einer Urform mit dem Programm 1-2-3 werden durch verschiedene Modifikationen dann verschiedene Spezies mit den Programmen 1-2-3-4, 1-2-3-5 oder 1-2-3-6.

Diese Sichtweise erscheint einem heute natürlich ziemlich naiv, aber wenn man sich vor Augen führt, dass Darwin nichts von Genen oder DNA wusste, dann finde ich seine Leistung, mit einem plausiblen Modell aufzuwarten, wirklich bewundernswert, auch wenn er nicht ganz richtig lag.

Er war in sofern sogar schon relativ "modern", als ihm auch bewusst war, dass auch einzelne Stufen reduziert, modifiziert oder im erwachsenen Tier revertiert werden können (für letzteres gibt er als Beispiel parasitär lebende Crustaceen an, deren Embryonalform "komplexer" aufgebaut ist als die adulte Form). Zudem war ihm auch bewusst, dass auch frühe Entwicklungstufen neu entstehen könnten.

Ich gebe im Folgenden seine abschließende Bemerkungen zu diesem Unterkapitel wieder, weil es noch einmal verdeutlich, was Darwin aus der Untersuchung von embryonalen Formen schloss. Ich gebe den ganzen ziemlich langen Abschnitt wieder, hebe aber meiner Meinung nach besonders wichtige Passagen besonders hervor.

From the remarks just made we can see how by changes of structure in the young, in conformity with changed habits of life, together with inheritance at corresponding ages, animals might come to pass through stages of development, perfectly distinct from the primordial condition of their adult progenitors. Most of our best authorities are now convinced that the various larval and pupal stages of insects have thus been acquired through adaptation, and not through inheritance from some ancient form. The curious case of Sitaris—a beetle which passes through certain unusual stages of development—will illustrate how this might occur. [...] Now, if an insect, undergoing transformations like those of the Sitaris, were to become the progenitor of a whole new class of insects, the course of development of the new class would be widely different from that of our existing insects; and the first larval stage certainly would not represent the former condition of any adult and ancient form.
On the other hand it is highly probable that with many animals the embryonic or larval stages show us, more or less completely, the condition of the progenitor of the whole group in its adult state. In the great class of the Crustacea, forms wonderfully distinct from each other, namely, suctorial parasites, cirripedes, entomostraca, and even the malacostraca, appear at first as larvæ under the nauplius-form; and as these larvæ live and feed in the open sea, and are not adapted for any peculiar habits of life, and from other reasons assigned by Fritz Müller, it is probable that at some very remote period an independent adult animal, resembling the Nauplius, existed, and subsequently produced, along several divergent lines of descent, the above-named great Crustacean groups. So again it is probable, from what we know of the embryos of mammals, birds, fishes, and reptiles, that these animals are the modified descendants of some ancient progenitor, which was furnished in its adult state with branchiæ, a swim-bladder, four fin-like limbs, and a long tail, all fitted for an aquatic life.
As all the organic beings, extinct and recent, which have ever lived, can be arranged within a few great classes; and as all within each class have, according to our theory, been connected together by fine gradations, the best, and, if our collections were nearly perfect, the only possible arrangement, would be genealogical; descent being the hidden bond of connexion which naturalists have been seeking under the term of the Natural System. On this view we can understand how it is that, in the eyes of most naturalists, the structure of the embryo is even more important for classification than that of the adult. In two or more groups of animals, however much they may differ from each other in structure and habits in their adult condition, if they pass through closely similar embryonic stages, we may feel assured that they all are descended from one parent-form, and are therefore closely related. Thus, community in embryonic structure reveals community of descent; but dissimilarity in embryonic development does not prove discommunity of descent, for in one of two groups the developmental stages may have been suppressed, or may have been so greatly modified through adaptation to new habits of life, as to be no longer recognisable. Even in groups, in which the adults have been modified to an extreme degree, community of origin is often revealed by the structure of the larvæ; we have seen, for instance, that cirripedes, though externally so like shell-fish, are at once known by their larvæ to belong to the great class of crustaceans. As the embryo often shows us more or less plainly the structure of the less modified and ancient progenitor of the group, we can see why ancient and extinct forms so often resemble in their adult state the embryos of existing species of the same class. Agassiz believes this to be a universal law of nature; and we may hope hereafter to see the law proved true. It can, however, be proved true only in those cases in which the ancient state of the progenitor of the group has not been wholly obliterated, either by successive variations having supervened at a very early period of growth, or by such variations having been inherited at an earlier age than that at which they first appeared. It should also be borne in mind, that the law may be true, but yet, owing to the geological record not extending far enough back in time, may remain for a long period, or for ever, incapable of demonstration. The law will not strictly hold good in those cases in which an ancient form became adapted in its larval state to some special line of life, and transmitted the same larval state to a whole group of descendants; for such larvæ will not resemble any still more ancient form in its adult state.
Thus, as it seems to me, the leading facts in embryology, which are second to none in importance, are explained on the principle of variations in the many descendants from some one ancient progenitor, having appeared at a not very early period of life, and having been inherited at a corresponding period. Embryology rises greatly in interest, when we look at the embryo as a picture, more or less obscured, of the progenitor, either in its adult or larval state, of all the members of the same great class. [pp. 394-396]

Im engeren Sinn lag Darwin auch mit der Ähnlichkeit heutiger embryonaler Formen mit der adulten Form eines gemeinsamen Vorfahrens falsch. Die ancestrale Form einzelner Strukturen kann man u. U. aber durchaus am Embryo erkennen. Im anschließenden Unterkapitel zu rudimentären Formen gibt Darwin selbst einige Beispiele:

What can be more curious than the presence of teeth in fœtal whales, which when grown up have not a tooth in their heads; or the teeth, which never cut through the gums, in the upper jaws of unborn calves? [p. 397]

Bei all diesen Tieren kann man aufgrund der Embryonalform davon ausgehen, dass ihre Vorfahren Zähne hatten.

Ich habe hier den letzten Abschnitt in seiner Gänze wiedergegeben, weil er sehr schön zeigt, wie differenziert Darwin argumentiert und auch seine Skepsis gegenüber Agassiz deutlich wird, der die embryonic resemblance gleich als ein "Gesetz der Natur" verstanden wissen will.

[Quelle aller Zitate: Darwin, C. R. 1872. The origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life. London: John Murray. 6th edition; with additions and corrections. Eleventh thousand.]

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"Bible" stands for "Basic Instruction Before Leaving Earth".

Herr, schmeiß Hirn vom Himmel.

Gerade habe ich (ein recht hoffnungsloses Unterfangen) geschaut, ob nicht heute abend auf einem der drei Fernsehsender, die ich mit meiner Zimmerantenne "empfangen"* kann, ein netter Film kommt. Nicht völlig unerwartet** ist das nicht der Fall, allerdings fiel mein Blick auf nebenstehende Ankündigung.

Das kann unmöglich deren Ernst sein.

Von der Channel 4-Website zu 'Make me a Christian':

The Reverend George Hargreaves thinks Britain is in a state of moral decline and that a return to a more 'Christian' way of life would stop the rot. He and his team of mentors aim to show how by convincing a group of non-Christian volunteers to live by the teachings of the Bible for three weeks.

In this three-part series, a group of volunteers from around Leeds in West Yorkshire give up their normal lives and attempt to live like Christians for three weeks. [...]

First stop is York Minster - an awe-inspiring cathedral that's almost 1,000 years old, where they are asked to participate in a communion service. Then it's back to Leeds, where George Hargreaves gives each volunteer a Bible and asks them to read some every day.

The mentors visit the volunteers in their own homes, to get a picture of their lives and to give them guidance. The parents are asked to spend 15 minutes each day with their children. The lesbian is ordered to get rid of her explicit pictures and books. The young man and his pregnant girlfriend are given some instruction in the basics of Christianity. The lap-dancing manager is discovered to have more than a passing interest in witchcraft and magic - her books and ceremonial paraphernalia are taken away. The womanising 20-something is persuaded to agree not to 'look lustfully at a girl'. The biker, so far, is challenging every instruction and the others are beginning to get fed up with his refusal to listen.

All this is just the start of their three hard weeks. Can they embrace Christian ideals and learn to live in a different way or will their old lives prove just too strong to resist?

Erstens, wer um alles in der Welt hat diese Website "gestaltet"? Das kann ja unbedarfte Mitmenschen in Depression und Selbstmord treiben!

Zweitens, mal abgesehen von den Eltern, die mehr Zeit mit ihren Kindern verbringen sollen (seit wann ist das ein christliches Gebot?), sollen alle anderen einfach ihr Sexleben ändern. Christian ideals = kein außerehelicher oder gleichgeschlechtlicher Sex. Herzlichen Glückwunsch.

Drittens, was zum Geier ist die Aussage des Ganzen? Ich persönlich finde weder außerehelichen noch gleichgeschlechtlichen Sex unmoralisch und ich behaupte mal, dass die Briten, die außerehelichen oder gleichgeschlechtlichen Sex haben, würden mir da zustimmen - wenn sie es unmoralisch fänden, würden sie es ja nicht tun. Leute wie der Reverend Hargreaves beschwören ein "Problem" (moral decline), dass nur für sie besteht, um dann zu sagen, nur sie könnten für Abhilfe sorgen. Alle anderen sollen sich also in einer Art und Weise verhalten, die *ihnen* in den Kram passt, dann sind sie glücklich und scheiß auf den Rest?!

Die Widersinnigkeit des Ganzen ist natürlich nicht nur mir aufgefallen, im Guardian habe ich folgenden amüsanten Kommentar dazu gefunden:

In true oversimplified TV-conflict tradition, it's a clash of absurd extremities. The Christians, for instance, consist of an evangelical preacher, a lady vicar, a Catholic priest and - very much heading up the pack - the Reverend George Hargreaves, founder of Operation Christian Vote, and the Christian Party, and the Scottish Christian Party, and the Welsh Christian Party. If it's Christian and a Party, chances are George is its figurehead. He scatters Christian joy like a muckspreader flings shit: indiscriminately and everywhere.

Said Christians are pitted against a group of volunteers containing the following widely representative social types: a lesbian schoolteacher, a tattooed militant atheist biker, a white Muslim convert, a boozing fannyhound who claims to have slept with over 150 women, and a lapdancing witch. Nice work, C4. I'm sure we can all learn from this. Let battle commence.

Following a trip to York Minster, George hands each of the volunteers a Bible. The word "Bible", he tells them, stands for "Basic Instruction Before Leaving Earth". He instructs them to read it every day. This makes the atheist biker kick off, so George graciously talks over him until he walks out.

The group seems pleased to see biker boy go. After all, what's the point of participating if you're not prepared to learn? As William (the Muslim convert) says, "Step one to learning is silence, and step two is listening." Step three, presumably, is absolute cocksucking obedience - or it would be if cocksucking wasn't a sin.

Almost any form of sex is a sin. Take Fay, the occult lapdancer. George takes one look at her lifestyle (spangly bras and tarot cards) and announces she's "on a trajectory to hell". Sobbing, Fay slinks away to her boyfriend's house for a few days of comforting. When she emerges later, George bollocks her for having sex outside marriage. "While the world might call it 'making love'," he says, "the Bible calls it fornication."

[...]

With his polarising views and divisive political campaigning, George is just the man to be fronting a makeover show, and the broadcast will doubtless be accompanied by the percussive sound of thousands of Christians enthusiastically smashing their foreheads against the wall with delight at the way they're represented. Still, let's not blame Channel 4. Let's forgive them. Just like Jesus'n stuff, yeah?

Ich bin wirklich, wirklich froh, Channel 4 nicht empfangen zu können. Ich bin mir nicht sicher, ob ich der Versuchung wiederstehen könnte, da mal reinzuschauen, obwohl das sehr wahrscheinlich bleibende Schäden zur Folge hätte.

MfG,
JLT

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* Wenn man das so nennen will. Wenn die diagonalen Streifen, die konstant durchs Bild laufen, einen Abstand von mehr als 3 cm haben, habe ich eine optimale Antennenposition erreicht.

** Ich werde mich nie wieder über die öffentlich-rechtlichen Sender in Deutschland beschweren. RTE1, RTE2 und TV3 sind ganztägig wie das Montagvormittagsprogramm auf Sat1.

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Alternative "Medizin" ... für PCs.

Wie man in 2,5 Minuten eine große Bandbreite an Esoterikquatsch und Scharlatanerie ad absurdum führt, ohne auch nur ein kritisches Wort darüber zu äußern, macht dieses Video vor:



Großartig.

MfG,
JLT


[via Bad Astrology]

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Manchmal reicht auch ein Link (5).

Manch einer wird sich vielleicht noch an Terri Schiavo [Link zum englischen Wikipedia-Artikel, Link zu einer kurzen Zusammenfassung des Falls auf Deutsch] erinnern, einer Wachkoma-Patientin in den USA, die nach langer gerichtlicher Streiterei zwischen dem Ehemann (der eine Beendigung der künstlichen Ernährung befürwortete) und den Eltern (die dies strikt ablehnten) in 2005 schließlich sterben durfte.

Der Fall hat auch in Europa eine beträchtliche Medienaufmerksamkeit auf sich gezogen, in Deutschland beispielsweise löste Terri Schiavo Diskussionen um Sterbehilfe und den Umgang mit Patientenverfügungen aus.

Steven Novella vom NeuroLogica Blog beschäftigt sich, ausgehend von einem Artikel in Neurology, mit dem Umgang der Medien mit dem Fall. Die Untersuchung zeigte u. a., dass nur 1 % der Medienberichte den Zustand von Terri Schiavo korrekt als Wachkoma (persistent vegetative state, PSV, auf Englisch) wiedergaben oder erklärten, was es bedeutet, im Wachkoma zu liegen [links im Bild die Gegenüberstellung eines CT Scans eines gesunden Menschens (links) und von Terri Schiavo (rechts); die dunklen Bereiche sind mit Flüssigkeit gefüllt. Quelle: Wikipedia]. Über ein Fünftel der Berichte gaben (fälschlich) an, dass sich ihr Zustand verbessern könnte.
Wie Steven Novella meiner Meinung nach sehr richtig feststellt, kann man diese Form des Umgangs der Medien mit Wissenschaft auch in anderen Bereichen, die eine "politische" Dimension haben, immer wieder finden.

Mich hat das Post sofort an die Berichterstattung zu der Forschung an embryonalen Stammzellen erinnert. Wissenschaftliche Tatsachen werden verschwiegen, heruntergespielt oder falsch dargestellt, die Diskussion findet nicht auf der Basis von Fakten, sondern von Meinungen statt.

MfG,
JLT

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The Origin of ... Genes.

Ein Post auf Uncommon Descent (ausgerechnet) hat mich an ein Thema auf meiner "Liste von Dingen, über die ich unbedingt was schreiben will (irgendwann, bestimmt...)" erinnert: Die molekularen Mechanismen der Entstehung neuer Gene und Genfunktionen.

Dazu gibt es eine hervorragende Zusammenfassung in Nature Reviews Genetics [1]. Die verschiedenen darin erwähnten Mechanismen der Entstehung neuer Genfunktionen sind die Folgenden:

Exon shuffling: Bei Eukaryoten sind die proteinkodierenden Abschnitte der Gene (Exons) von nicht-kodierenden Sequenzen, den Introns, unterbrochen. Exon shuffling ist die Neukombination von Exons verschiedener Herkunft, also aus verschiedenen Genen. Dies kann z. B. durch Crossing over, "ungenaue" Rekombination (d. h. es findet ein Austausch zwischen nicht homologen Bereichen des Genoms statt [siehe Abbildung hier; aus [2]) oder durch Retrotransposition (s. u.) geschehen.
Es wird angenommen, dass etwa 19 % aller Exons in eukaryotischen Genen schon einmal ein Exon shuffling "mitgemacht" haben.

Gen-Duplikation: Der wohl bekannteste Mechanismus, durch den neue Gene entstehen können, ist die Duplikation vorhandener Gene, mit einer anschließenden Diversifizierung einer der beiden Genkopien, wodurch neue Funktionen entstehen können. Ursache können wieder z. B. Retrotransposition (s. u.), nicht-homologe Rekombination oder Ablesefehler sein. Bei der Retrotranposition wird nur der Protein-kodierende Teil verdoppelt. Damit das "doppelte" Gen abgelesen werden kann, müssen an der Integrationsstelle genregulierende Elemente vorhanden sein. Schon allein durch eine von dem Ursprungsgen verschiedene Genregulierung können neue Genfunktionen entstehen.
Aber auch ganze Chromosomen-Abschnitte oder ganze Genome können verdoppelt werden. Bei Pflanzen ist die Verdoppelung ganzer Genome relativ häufig, bei den Angiospermen (den "blühenden" Pflanzen) entstehen etwa 2-4 % aller Arten auf diese Weise. Da sich Tiere in der Regel sexuell fortpflanzen und daher mindestens zwei Individuen mit verdoppeltem Genom vorhanden sein (und aufeinander treffen) müssen, um eine neue Art zu gründen, ist dies im Tierreich nicht so häufig, ist aber auch schon mehrfach vorgekommen [2].

Retrotransposition: Retrotransposons sind genomische Elemente (beim Menschen beispielsweise das sog. LINE-1- oder L1-Element; für die Häufigkeiten verschiedener Transposons siehe z. B. hier), die mindestens zwei Gene kodieren, eine Endonuklease (ein Enzym, dass doppelsträngige DNA schneiden kann) und eine Reverse Transkriptase (ein Enzym, das RNA in DNA umschreiben kann). Retrotransposons "vermehren" sich, in dem sie zunächst durch RNA-Polymerase II in RNA umgeschrieben werden. Die enthaltenden Protein-kodierenden Sequenzen werden ganz normal an Ribosomen in Aminosäuren "übersetzt", so dass die oben genannten Enzyme bereitstehen. Diese verbinden sich mit der L1-RNA, schreiben sie in DNA um und integrieren diese L1-DNA-Sequenz irgendwo im Genom. "Versehentlich" kann auch andere RNA, also auch die mRNA anderer exprimierter Gene (oder Teile davon, beispielsweise auch nur ein Exon) in DNA umgeschrieben und ins Genom integriert werden (für eine vereinfachte Abbildung siehe hier; aus [2]). Retrotransposition ist einer der Hauptursachen für Genduplikationen (die duplizierten Gene sind daran zu erkennen, dass sie keine Introns enthalten), aber auch für Exon shuffling, wenn nur ein Teil eines Gens in DNA umgeschrieben wurde und in ein anderes Gen integriert wurde.
Durch das L1-Element verursachte Retropositionen waren an der Entstehung von etwa 1 % des menschlichen Genoms beteiligt.

Mobile Elemente/Transposons: Transposons sind ebenfalls genetische Elemente ähnlich den Retrotransposons. Anders als diese kodieren sie keine Reverse Transkriptase. Transposons können sich an einer Stelle des Genoms ausschneiden und an anderer Stelle wieder integrieren. Wenn sie sich innerhalb eines Gens integrieren, können sie neue Exons bilden. Etwa 4 % aller neuen Exons im menschlichen Genom gehen auf Transposons zurück.

Lateraler/horizontaler Gentransfer: Gene werden von einen Organismus auf den anderen übertragen, beispielsweise durch Viren, Bakteriophagen, durch Plasmide oder durch Endoparasiten. Lateraler Gentransfer kommt besonders häufig bei Prokaryoten vor, ist aber auch schon bei Eukaryoten beobachtet worden. Beispielsweise wurde kürzlich entdeckt, dass der Endosymbiont Wolbachia fast sein gesamtes Genom auf seinen Wirt, Drosophila ananassae, übertragen hat [3].

Genfusion oder Genaufspaltung: Neue Gene können entstehen, wenn aus zwei Genen eins wird (beispielsweise, in dem das Stopcodon des "ersten" Gens durch Mutation zerstört wird und bis in das zweite "durchgelesen" wird. Seltener nachgewiesen ist die Aufspaltung eines Gens, d. h. es entstehen zwei kürzerer Gene.

De novo-Entstehung: Gene können aus nicht-kodierenden Sequenzen entstehen.

Alle diese Mechanismen der Genentstehung sind nachgewiesen und durch viele Beispiele belegt. Die neu entstandenen Strukturen unterliegen teilweise einer rasanten Evolution. Nach Genduplikationen wurde z. B. bei Drosophila eine mindestens zehnfach schnellere Veränderung der "neuen" Gensequenz verglichen mit der "Original"-Gensequenz festgestellt, Gleiches wurde auch im menschlichen Genom beobachtet [1].

Bisher ist man davon ausgegangen, dass eine "echte" De novo-Entstehung von Genen aus vorher nicht-kodierenden Sequenzen nur sehr selten vorkommt. Dies wurde aber nicht wirklich systematisch untersucht. Jetzt ist ein Artikel in Genome Research [4] erschienen, der sich des Themas angenommen und in verschiedenen Drosophila-Arten nach neu entstandenen Genfunktionen und Genen gesucht hat.

Das Abstract fast die Ergebnisse sehr schön zusammen:

Several mechanisms have been proposed to account for the origination of new genes. Despite extensive case studies, the general principles governing this fundamental process are still unclear at the whole genome level. Here we unveil genome-wide patterns for the mutational mechanisms leading to new genes, and their subsequent lineage-specific evolution at different time nodes in the D. melanogaster species subgroup. We find that, 1) tandem gene duplication has generated about 80% of the nascent duplicates that are limited to single species (D. melanogaster or D. yakuba); 2) the most abundant new genes shared by multiple species (44.1%) are dispersed duplicates, and are more likely to be retained and be functional; 3) de novo gene origination from non-coding sequences plays an unexpectedly important role during the origin of new genes, and is responsible for 11.9% of the new genes; 4) retroposition is also an important mechanism, and had generated approximately 10% new genes; 5) about 30% of the new genes in the D. melanogaster species complex recruited various genomic sequences and formed chimeric gene structures [Anm.: chimeric gene structures können beispielsweise aus Fusionen von kodierenden Regionen und Intronsequenzen zweier seperater Gene entstehen, eine Mischung aus Exon shuffling und Genfusion], suggesting structure innovation as an important way to help fixation of new genes; and 6) the rate of the origin of new functional genes is estimated to be 5 to 11 genes per million years in the D. melanogaster subgroup. Finally, we survey gene frequencies among 19 strains from all over the world for D. melanogaster-specific new genes, and reveal that 44.4% of them show copy number polymorphisms within population. In conclusion, we provide a panoramic picture for origin of new genes in Drosophila species.

Wirklich überraschen ist der hohe Anteil an neuen Genen, die wirklich de novo entstanden sind: fast 12 %! Wo das doch laut IDlern völlig unmöglich ist...

MfG,
JLT

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[1] Long et al. (2003). The Origin of new genes: glimpses from the young and old. Nature Review Genetics 4: 865-875.

[2] Barton et al. (2007). Evolution. Cold Spring Harbor Laboratory Press.

[3] Hotopp et al. (2007). Widespread lateral gene transfer from intracellular bacteria to multicellular eukaryotes. Science 317: 1753-1756

[4] Zhou et al. (2008). On the origin of new genes in Drosophila. Genome Research, published online Jun 11, 2008 [doi:10.1101/gr.076588.108]

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Tage, an denen ich einen Bürojob attraktiv finde...

Wenn der 350.000 Euro Schrotthaufen das superteure Analysegerät*, das ich zum Auswerten meiner Versuche brauche, zum vierten Mal in einem Jahr kaputt geht.

JLT



* ein FACS/Durchflusszytometer, für die Spezialisten.

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Jesus auf dem Strommast.

Ein neues Beispiel für Pareidolie: Jesus wurde auf einem Strommast entdeckt und Hunderte Gläubige pilgern hin. Genauer gesagt, sie pilgerten hin, bis jemand Jesus einen Schnurrbart anmalte.

Bisher wurden, so weit ich weiß, noch keine Todesdrohungen gegen die "Vandalen" geäußert.

MfG,
JLT


[Quelle: KNBC 'Believers see face of Jesus on utility pole. Vandals draw mustache on image']

[via New Humanist Blog]

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Nicht viel Zeit.

Gerade mache ich einen recht aufwendigen Versuch und muss auch das Wochenende durch arbeiten, darum ist es momentan so ruhig hier. Damit ihr nicht ganz umsonst vorbeischaut, ein paar Links:

- PZ hat ein Post zu einem Artikel zur Evolution der Fang-/Giftzähne von Schlangen.
Viele Schlangen haben ihre Fangzähne hinten im Kiefer, manche aber auch im Vorderkiefer, letztere sind aber nicht phylogenetisch gruppiert, so dass man bisher annehmen musste, es handelte sich um parallele Evolution. Die Autoren des Artikels, den PZ bespricht [Vonk et al. (2008). Evolutionary origin and development of snake fangs. Nature 454: 630-633], haben sich nun die embryologische Entwicklung von Schlangen aus verschiedenen Gruppen angeschaut, um herauszufinden, ob das wirklich zutrifft. Es zeigt sich, dass bei allen Schlangen die Fangzähne während der Embryonalentwicklung hinten im Kiefer angelegt werden und erst später in einigen Schlangenarten nach vorne wandern. Während sich bei ursprünglichen Schlangenarten wie den Boas, die nur einen Zahntyp haben (keine Fangzähne), die ganze Zahnreihe in "einem Stück" entwickelt, sind daraus bei den modernen Schlangen zwei "Stücke" geworden, die sich unabhängig voneinander entwickeln. Die Fangzähne und auch die Giftdrüsen bilden sich immer im hinteren Teil, unabhängig davon, wo bei der erwachsenen Schlange die Fangzähne sitzen. Manche Schlangen wie die Vipern haben den vorderen Teil dieses embryologischen "Zahnbandes" ganz verloren, so dass die Fangzähne nach vorne wandern können, während bei Nattern beide Teile vorhanden sind und sie dementsprechend die Fangzähne im hinteren Kieferbereich bilden.
Die Embryonalentwicklung der Zähne verfolgten die Autoren u. a. anhand der Expression eines Gens, das eine Rolle bei der Zahnentwicklung spielt, aber auch an vielen anderen Vorgängen beteiligt ist: Sonic hedgehog (Shh). Die verschiedenen Funktionen dieses Gens stellt PZ in einem Folgepost vor, auch sehr lesenswert.

- Wem Matt Taibbis Artikel über seinen Undercover-Einsatz bei einem Erweckungswochenende gefallen hat, dem sagt wahrscheinlich auch dieser Artikel von ihm zu: 'If Cheney & co. had really plotted the 9/11 attacks...'. Wie der Titel schon vermuten lässt, macht er sich darin über die 9/11-Verschwörungstheoretiker lustig. Auch sehr gelungen!

- Der Po8 entwickelt eine gewagte Hypothese zu menschlichen Parasiten...

- Evolving Thought beantwortet ein für alle mal die Frage: 'Why are there still monkeys?'. Noch interessanter allerdings sind seine Ausführungen im gleichen Post darüber, ob unsere Vorfahren jemals "Monkeys" waren.

- Zum Schluss noch ein Aufreger: Die Süddeutsche propagiert Impfhysterie. Haben die noch alle Tassen im Schrank? [Nachtrag: Dazu passt ganz hervorragend des Po8en Wort zum heutigen Sonntag, Thema ist nämlich 'Warum "Impfkritiker" eher "Krankheitsgläubige" heißen müssten.']

MfG,
JLT

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Undercover-Atheist.

Sehr, sehr lustig. Ein Atheist und Autor, Matt Taibbi, geht auf ein Erweckungswochenende der "Megachurch" John Hagees*, eines (in Amerika) bekannten Fernsehpredigers, und berichtet von seinen Erlebnissen. Seine Beschreibung der "Dämonenaustreibung" ist wirklich göttlich. Um Euch den Spaß nicht zu verderben, hier nur ein Ausschnitt aus der Einleitung:

I had been attending the Cornerstone Church for weeks, but this was really my first day of school. I had joined Cornerstone -- a megachurch in the Texas Hill Country -- to get a look inside the evangelical mind-set that gave the country eight years of George W. Bush. The church's pastor, John Hagee, is one of the most influential evangelical preachers in the country -- not because his ministry is so very large (although he claims up to 4.5 million viewers a week for his Sunday sermons) but because of his near-absolute conquest of a very trendy niche in the market: Christian Zionism.

The whole idea behind Christian Zionism is to align America with the nation of Israel so as to "hurry God up" in his efforts to bring about Armageddon. As Hagee tells it, only after Israel is involved in a final showdown involving a satanic army (in most interpretations, a force of Arabs led by Russians) will Christ reappear. On that happy day, Hagee and his True Believers will be whisked up to Heaven by God, while the rest of us nonbelievers are left behind on Earth to suck eggs and generally suffer various tortures.

So here I was, standing in the church parking lot, having responded to church advertisements hawking an "Encounter Weekend" -- three solid days of sleep-away Christian fellowship that would teach me the "joy" of "knowing the truth" and "being set free." That had sounded harmless enough, but now that I was here and surrounded by all of these blanket-bearing people, I was nervous. When most Americans think of the Christian right, they think of scenes from television -- great halls full of perfectly groomed people in pale suits and light-colored dresses, smiling and happy and full of the Holy Spirit, robotically singing hymns at the behest of some squeaky-clean pastor with a baritone voice and impossible hair. We don't get to see the utterly batshit world they live in, when the cameras are turned off and their pastors are not afraid of saying the really dumb stuff, for fear of it turning up on CNN.

Den Rest gibt es hier und ich empfehle Euch wirklich, bis zur Dämonenaustreibung durchzuhalten!

MfG,
JLT

* John Hagee unterstützte u. a. McCains Präsidentschaftskandidatur, bis sich McCain nach einigen anti-katholischen Äußerungen Hagees von ihm distanzierte.

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Mustererkennung.

Gab es nicht auch mal eine Pizza, die wie die Jungfrau Maria ausgesehen haben soll?

MfG,
JLT


[Quelle: Indexed]

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