Ang Ebolusyonaryong Kahalagahan ng Neutral kumpara sa Adaptive Genes


Noong Charles Darwin articulated kanyang teorya ng ebolusyon sa pamamagitan ng likas na pagpili sa Sa Pinagmulan ng Mga Specie noong 1859, nakatuon siya sa mga adaptation-ang mga pagbabago na nagpapahintulot sa mga organismo na makaligtas sa bago o pagbabago ng mga kapaligiran. Ang pagpili para sa mga kanais-nais na mga adaptation, siya iminungkahing, pinapayagan ang mga sinaunang ancestral form upang dahan-dahan na pag-iba-iba sa hindi mabilang na species.

Quanta Magazine


larawan ng may-akda

Tungkol sa

Ang orihinal na kuwento ay na-print na may pahintulot mula sa Quanta Magazine, isang editorially independent publication ng Simons Foundation na ang misyon ay upang mapahusay ang pampublikong pang-unawa sa agham sa pamamagitan ng pagsakop sa mga pagpapaunlad ng pananaliksik at mga uso sa matematika at sa mga pisikal at buhay na agham.

Ang konseptong iyon ay napakalakas na maaaring ipalagay na ang ebolusyon ay tungkol sa pagbagay. Kaya't nakakagulat na matutunan na sa loob ng kalahating siglo, ang isang umiiral na pagtingin sa mga pangkat ng mga iskolar ay hindi na ito.

Ang pagpili ay hindi sa pag-aalinlangan, ngunit maraming mga siyentipiko na argued na ang karamihan sa mga ebolusyonaryong pagbabago ay lumilitaw sa antas ng genome at ay talagang random at neutral. Ang mga pagbabago sa pag-agpang na makinis sa pamamagitan ng natural na pagpili ay maaaring tunay na pag-ukit ng isang palikpik sa isang primitive foot, sinabi nila, ngunit ang mga pagbabagong ito ay gumawa lamang ng isang maliit na kontribusyon sa proseso ng ebolusyon, kung saan ang komposisyon ng DNA ay nag-iiba nang madalas nang walang anumang mga tunay na kahihinatnan.

Ngunit ngayon ang ilang mga siyentipiko ay nagtutulak laban sa ideyang ito, na kilala bilang neutral na teorya, na nagsasabi na ang mga genome ay nagpapakita ng higit na katibayan ng pagbago ng pagbabagong-buhay kaysa sa idikta ng teorya. Mahalaga ang debate na ito sapagkat nakakaapekto ito sa aming pag-unawa sa mga mekanismo na nagdudulot ng biodiversity, ang aming mga inferences tungkol sa kung paano nagbago ang laki ng mga natural na populasyon sa paglipas ng panahon at ang aming kakayahang muling buuin ang kasaysayan ng ebolusyon ng mga species (kabilang ang aming sarili). Ano ang namamalagi sa hinaharap ay maaaring maging isang bagong panahon na kumukuha mula sa pinakamahusay na teoriyang walang kinikilingan habang kinikilala din ang tunay, suportado ng empirikal na impluwensiya ng pagpili.

Isang "Natatanging Fraction" ng Pagkakaiba-iba

Ang pangunahing pananaw ni Darwin ay ang mga organismo na may mga kapansin-pansin na mga katangian ay unti-unti na mapapawi sa pamamagitan ng pagpili ng negatibong (o paglilinis), habang ang mga may mga kapaki-pakinabang na tampok ay mas madalas na magparami at makapasa sa mga tampok na iyon sa susunod na henerasyon (positibong pagpili). Ang pagpili ay makakatulong upang maikalat at mapadalisay ang mga mahahalagang katangian. Para sa karamihan ng unang kalahati ng ika-20 siglo, ang mga geneticists ng populasyon ay higit sa lahat ay iniuugnay ang mga pagkakaiba ng genetiko sa pagitan ng mga populasyon at species sa pagbagay sa pamamagitan ng positibong pagpili.

Inirerekomenda ni Motoo Kimura noong 1968 na ang karamihan sa mga mutasyon ay maaaring neutral na may epekto kaysa sa kapaki-pakinabang o nakakapinsala, at nagbabago sa dalas ng mga neutral na mutasyon na pinangibabaw ang ebolusyonaryong pagbabago sa antas ng genomic.

Ngunit noong 1968, nilabanan ng sikat na geneticistang populasyon na si Motoo Kimura ang adaptationistong pananaw sa kanyang neutral na teorya ng molekular na ebolusyon. Sa maikling sabi, pinagtatalunan niya na ang isang "katumbas na bahagi" ng pagkakaiba-iba ng genetiko sa loob at sa pagitan ng species ay ang resulta ng genetic drift – samakatuwid, ang mga epekto ng randomness sa isang may hangganan populasyon – sa halip na natural na seleksyon, at ang karamihan sa mga pagkakaiba walang mga pagganap na kahihinatnan para sa kaligtasan ng buhay at pagpaparami.

Nang sumunod na taon, inilathala ng biologist na si Jack Lester King at Thomas Jukes ang "Non-Darwinian Evolution," isang artikulo na nagbigay din ng diin sa kahalagahan ng mga random na pagbabago sa genetiko sa kurso ng ebolusyon. Ang isang polarized debate pagkatapos ay lumitaw sa pagitan ng mga bagong neutralista at ang mas tradisyonal na adaptationists. Kahit na ang lahat ay sumang-ayon na ang pagpili ng paglilinis ay mag-aalis ng mga nakakapinsalang mutasyon, ang mga neutralista ay kumbinsido na ang genetic drift na mga account para sa karamihan ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga populasyon o uri ng hayop, samantalang ang mga adaptationists ay nagpredito sa kanila sa positibong pagpili para sa mga katangian na nakakapag-agpang.

Karamihan sa mga debate ay nakabitin nang eksakto kung ano ang kahulugan ng Kimura sa pamamagitan ng "katumbas na bahagi" ng genetic variation, ayon kay Jeffrey Townsend, isang biostatistician at propesor ng evolutionary biology sa Yale School of Public Health. "Iyon ba 50 porsiyento? Ito ba ay 5 porsiyento, 0.5 porsiyento? Hindi ko alam, "sabi niya. Sapagkat ang orihinal na pahayag ni Kimura sa teorya ay kwalitatibo sa halip na dami, "ang kanyang teorya ay hindi maaaring balewalain ng data sa ibang pagkakataon."

Gayunpaman, ang neutral na teorya ay mabilis na pinagtibay ng maraming mga biologist. Ito ay bahagyang resulta ng reputasyon ni Kimura bilang isa sa mga pinaka-kilalang teoretikal na mga geneticist ng populasyon noong panahong iyon, ngunit natulungan din ito na ang matematika ng teorya ay medyo simple at madaling maunawaan. "Ang isa sa mga dahilan sa katanyagan ng neutral na teorya ay ang paggawa ng mga bagay na mas madali," sabi ni Andrew Kern, isang geneticist ng populasyon na ngayon sa University of Oregon, na nag-ambag ng isang artikulo na may Matthew Hahn, isang geneticist ng populasyon sa Indiana University , sa isang espesyal na isyu ng Molecular Biology and Evolution pagdiriwang ng ika-50 anibersaryo ng neutral na teorya.

Upang maipakita ang neutral na modelo ng ebolusyon sa isang populasyon, ipinaliwanag ni Hahn, hindi mo kailangang malaman kung gaano matibay ang pagpili, kung gaano kalaki ang populasyon, kung ang mutasyon ay dominant o resessive, o kung ang mutasyon ay nakikipag-ugnayan sa iba pang mga mutasyon. Sa neutral na teorya, "lahat ng napakahirap na mga parameter upang tantiyahin ang layo."

Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

Ang tanging key input na kinakailangan ng neutral na modelo ay ang produkto ng laki ng populasyon at ang mutation rate sa bawat henerasyon. Mula sa impormasyong ito, maaaring mahulaan ng neutral na modelo kung paano magbabago ang dalas ng mutasyon sa populasyon sa paglipas ng panahon. Dahil sa pagiging simple nito, maraming mga mananaliksik ang nagpatupad ng neutral na modelo bilang isang maginhawang "null model," o default na paliwanag para sa mga pattern ng genetic variation na kanilang sinusunod.

Gayunpaman, ang ilang mga geneticists ng populasyon ay hindi kumbinsido sa argumento ni Kimura. Halimbawa, nagpakita si John Gillespie, isang teoretikal na geneticist ng populasyon sa Unibersidad ng California, Davis (at tagapayo ng doktor ng Kern), noong mga unang bahagi ng dekada ng 1970 na ang ilang mga natural na mga modelo na batay sa pagpili ay maaaring ipaliwanag ang mga pattern na naobserbahan sa likas na katangian pati na rin ang mga neutral na modelo, kung hindi mas mabuti.

Higit pang mga batayan, kahit na walang sapat na data upang pabulaanan ang isang neutral na teorya null modelo, hindi ito nangangahulugan na natural na pagpili ay hindi nangyayari, sinabi Rebekah Rogers, isang geneticist sa ebolusyon sa University of North Carolina, Charlotte. "Anumang oras na limitado ang iyong data, ang mga argumento ay talagang totoo," sabi niya.

Sa loob ng mga dekada, iyon ang pinakapangunahing problema: Kimura ang nagpanukala ng neutral na teorya sa isang pagkakataon bago ang murang teknolohiya ng sequencing at ang reaksyon ng polymerase chain ay naging available, kapag ang data ng pagkakasunud-sunod ng gene ay kalat-kalat. Walang simpleng paraan upang lubos na patunayan o pabulaanan ang mga doktrina nito maliban sa mga teoretikal na batayan dahil hindi sapat ang kaalaman sa genomic variation upang malutas ang hindi pagkakaunawaan.

Malakas na Damdamin Tungkol sa Neutrality

Sa ngayon, 50 taon pagkatapos ng artikulo ni Kimura, higit na abot-kayang genomic sequencing at sopistikadong istatistikang pamamaraan ay nagpapahintulot sa mga evolutionary theorist na mag-umpisa sa pagbibigay-halaga sa kontribusyon ng adaptive variation at neutral evolution sa mga pagkakaiba ng species. Sa mga species tulad ng mga tao at mga prutas na lilipad, ang data ay nagpahayag ng malawak na pagpili at pagbagay, na humantong sa malakas na pushback laban sa orihinal na ideya ni Kimura, kahit man lamang ng ilang mga mananaliksik.

"Ang kaibahan ng pag-agpang pagkakaiba sa loob at sa pagitan ng species ay nangangahulugan na ang isang mas malawak na teorya ng molekular ebolusyon ay dapat na hinahangad," isinulat ni Kern at Hahn sa kanilang kamakailang artikulo.

Si Matthew Hahn, isang geneticist ng populasyon sa Indiana University.

Sandee Milhouse

Kahit na ang karamihan ng mga mananaliksik ay sumasang-ayon na ang mahigpit na neutralidad na orihinal na binuo ay hindi totoo, marami rin ang nagpapahiwatig na ang mga pagpapaayos ng neutral na teorya ay may mga kahinaan sa mga ito. Isa sa mga orihinal na pagkukulang ay ang neutral na teorya ay hindi maaaring ipaliwanag ang iba't ibang mga pattern ng ebolusyon ng genome na nakita sa mga uri ng hayop na may iba't ibang laki ng populasyon. Halimbawa, ang mga species na may mas maliit na laki ng populasyon ay may average na higit pang mga mutasyon na nakakasira.

Upang matugunan ito, isa sa mga estudyante ni Kimura, ngayon ang propesor emeritus ni Tomoko Ohta sa National Institute of Genetics ng Japan, ay nagpanukala ng halos neutral na teorya ng molekular na ebolusyon noong 1973. Ang binagong bersyon ng teoriyang neutral ay nagpapahiwatig na maraming mutasyon ay hindi mahigpit na neutral, ngunit bahagyang mapaminsala. Nagtalo si Ohta na kung ang mga laki ng populasyon ay sapat na malaki, ang purifying seleksyon ay magpapaputok sa kanila ng kahit bahagyang deleterious mutations. Gayunman, sa maliliit na populasyon, ang pagpili ng paglilinis ay hindi gaanong epektibo at nagpapahintulot ng bahagyang mga deleterious mutation na kumilos neutrally.

Ang halos teoriyang neutral ay may mga problema din, sinabi ni Kern: Hindi ito nagpaliwanag, halimbawa, kung bakit ang rate ng ebolusyon ay nag-iiba-iba ayon sa nakikita sa iba't ibang mga lineage ng mga organismo. Bilang tugon sa gayong mga hamon, si Ohta at Hidenori Tachida, na ngayon ay isang propesor ng biology sa Kyushu University, ay bumuo ng isa pang pagkakaiba-iba ng halos neutral na modelo noong 1990.

Ang mga opinyon tungkol sa kalagayan ng halos neutral na teorya ay maaari pa ring magkaiba. "Ang mga hula ng halos neutral na teorya ay nakumpirma nang napakahusay," sabi ni Jianzhi Zhang, na nag-aaral sa ebolusyon ng mga genome sa University of Michigan at nag-ambag din sa espesyal na isyu ng Molecular Biology and Evolution.

Kern at Hahn ay hindi sumasang-ayon: Halos neutral na teorya ay "hindi nagpaliwanag ng marami mula sa simula at pagkatapos ay shuffled sa paligid sa mga pagtatangka upang i-save ang isang kaakit-akit na ideya mula sa malupit na liwanag na nakasisilaw ng data," Kern wrote sa isang email.

Magkano ang Nagbabago Neutrally?

Para sa Townsend, ang patuloy na debate sa pagitan ng mga neutralista at ng mga seleksyon ay hindi mabunga. Sa halip, sinabi niya, "ito ay isang dami lamang na tanong kung gaano karami ang napili. At kasama dito ang ilang mga site na ganap na walang kinikilingan, at ilang mga site na moderately napili, at ilang mga site na talagang napakahusay na napili. May isang buong pamamahagi doon. "

Nang magsimulang mag-aral ng kanser ang Townsend nang mga dekada na ang nakalilipas pagkatapos ng pagsasanay bilang evolutionary biologist, nakita niya na ang mga biologist ng kanser ay nagsimulang mag-aral ng mutation sa isang antas ng detalye na maaaring magbunyag ng impormasyon tungkol sa mga rate ng mutasyon sa mga indibidwal na site sa genome. Iyan ay mahalagang impormasyon na ang karamihan sa mga geneticist ng populasyon ay hindi nakuha mula sa mga ligaw na populasyon na kanilang pinag-aaralan. Gayunpaman ilang mga biologist sa kanser ang nag-aaral ng natural na seleksyon, at iyan ang dinala ng Townsend sa kanser sa kanyang background sa evolutionary biology.

Sa isang papel na inilathala sa huling bahagi ng Oktubre sa Journal ng National Cancer Institute, Ang Townsend at ang kanyang mga kasamahan sa Yale ay nagpakita ng mga resulta ng kanilang pagsusuri sa ebolusyon ng mga mutasyon sa mga kanser. "Kung ano ang aming nagawa ay talagang tumukoy, sa isang site-by-site na batayan, kung ano ang mga intensidad ng pagpili ng iba't ibang mutasyon," sabi niya. Ang mga selula ng kanser ay puno ng mga mutasyon, ngunit isang maliit na subset lamang ng mga ito ay mahalaga sa kanser. Ang pagpili ng mga intensidad ay nagpapakita kung gaano kahalaga ang iba't ibang mutasyon para sa pagmamaneho ng paglago sa isang indibidwal na kaso ng kanser-at samakatuwid kung alin ang magiging pinaka-promising bilang mga therapeutic na target.

"Ang pagbibigay-halaga sa pagpili ng intensity ay lubos na napakahalaga, sa palagay ko, sa paggabay kung paano natin gamutin ang kanser," sabi ni Townsend. "Ang punto ko, ang mga doktor ngayon ay nakaharap sa tanong: Aling gamot ang dapat kong ibigay sa pasyente na ito? At wala silang dami ng halaga kung gaano kahalaga ang mutasyon na talagang target ng mga gamot na iyon. "Sa isang araw, inaasahan ng Townsend, ang balangkas na ito ng ebolusyon ay magbibigay ng genetic na batayan para sa pagpili ng tamang gamot at maging predicting kung paano ang isang partikular na tumor ay maaaring magkaroon ng pagtutol sa isang paggamot.

Kahit na ang pagkilala sa mga mutasyon na sumasailalim sa pinakamalakas na pagpili ay malinaw na kapaki-pakinabang at mahalaga, ang pagpili ay maaari ding magkaroon ng banayad ngunit mahalagang di-tuwirang mga epekto sa mga rehiyon ng genome na kalapit sa target ng pagpili.

Ang unang pahiwatig ng mga di-tuwirang epekto na ito ay dumating noong dekada 1980 at '90s sa pagdating ng reaksyon ng polymerase chain, isang pamamaraan na nagpapagana ng mga mananaliksik na tumingin sa pagkakaiba-iba ng nucleotide sa pagkakaiba-iba ng gene sa unang pagkakataon. Ang isang bagay na natuklasan nila ay isang maliwanag na ugnayan sa pagitan ng antas ng pagkakaiba-iba ng genetiko at ang rate ng recombination sa anumang tinukoy na rehiyon ng genome.

Ang recombination ay isang proseso kung saan ang mga maternal at paternal na mga kopya ng mga chromosome exchange bloke ng DNA sa isa't isa sa panahon ng meiosis, ang produksyon ng tamud at mga itlog na selula. Ang mga recombinations ay nagbabalot ng genetikong pagkakaiba-iba sa buong genome, na binabahagi ang mga alleles na maaaring dati nang magkasama.

Noong 2005, ang mga mananaliksik ay makakakuha ng buong-genome na data mula sa iba't ibang mga organismo, at sinimulan nila na makita ang maliwanag na ugnayan sa pagitan ng mga antas ng pagkakaiba-iba ng genetiko at ang mga rate ng recombination sa lahat ng dako, sinabi ni Kern. Ang ugnayan na iyon ay nangangahulugan na ang mga pwersa na lampas sa direktang purifying seleksyon at neutral drift ay lumilikha ng mga pagkakaiba sa mga antas ng pagkakaiba-iba sa buong genomic landscape.

Kern argues na ang mga pagkakaiba sa mga rate ng recombination sa buong genome magbunyag ng isang kababalaghan na tinatawag na genetic hitchhiking. Kapag ang mga beneficial alleles ay malapit na nakaugnay sa mga kalapit na neutral na mutasyon, ang natural na seleksyon ay may gawi na kumilos sa lahat ng mga ito bilang isang yunit.

Ang genetic hitchhiking ay nangangahulugan na ang mga evolutionary geneticists ay biglang nagkaroon ng isang buong bagong puwersa na tinatawag na naka-link na pagpipilian upang mag-alala tungkol sa, sinabi ni Kern. Kung 10 porsiyento lamang ng genome ang nasa ilalim ng direktang pagpili sa isang populasyon, pagkatapos ay naka-link sa pagpili ay nangangahulugan na ang isang mas malaking porsyento-baka 30 o 40 porsiyento-ay maaaring magpakita ng mga epekto nito.

Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

At kung totoo iyan, pagkatapos ay ang pagpili para sa adaptive variants ay di-tuwirang hinuhubog ang mga kalapit na mga rehiyon ng genomic, na humahantong sa "isang sitwasyon kung saan ang mga neutral na alleles ay may mga frequency na tinutukoy ng higit sa genetic drift, at sa halip ay mayroong bagong layer ng stochasticity na sapilitan ng pagpili," ipinaliwanag ni Kern sa pamamagitan ng email: Ang mga naka-link na pagpili ay magbubunga ng higit pang pagkakaiba sa pagitan ng mga henerasyon kaysa sa inaasahan ng isang tao sa ilalim ng neutralidad.

Itinatala ni Zhang na nakaugnay ang neutral mutations ay neutral pa rin. Maaaring sila ay hitchhiking na may kapaki-pakinabang na mga alleles, ngunit ang linkage ay random-maaari silang madaling ma-link sa mapaminsalang mga alleles at weeded out sa pamamagitan ng "pagpili ng background." Kaya ang neutral mutations 'kapalaran ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagkakataon.

Sumasang-ayon si Kern: Ang neutral na mutasyon ay neutral pa rin-subalit hindi sila kumikilos bilang hinuhulaan ng neutral na teorya. Ang purifying seleksyon sa mga naka-link na site, siya wrote, ay "magdagdag ng ingay sa mga frequency ng allele na lampas drift," habang pagpili ng background at hitchhiking ay humantong sa mas mababa genetic pagkakaiba-iba kaysa sa ilalim ng neutralidad.

Neutral Models at Human Evolution

"Habang ang walang kinikilingan na mga modelo ay walang alinlangan ay nagmula ang napakalaking teoretikong bunga … ang paliwanag na kapangyarihan ng neutral na teorya ay hindi kailanman naging katangi-tangi," isinulat ni Kern at Hahn sa kanilang papel. "Limang dekada pagkatapos ng panukalang ito, sa edad ng murang pagkakasunud-sunod ng genome at napakalaking populasyon ng genomic data, ang paliwanag ng kapangyarihan ng teoriyang neutral ay mas malala pa."

Sa mga tao, ang kamakailang ebidensiya ay nagpapahiwatig na "marami pang pagbagay kaysa sa naisip nating naririto," sabi ni Kern. Kamakailang ebolusyon ng tao ay higit sa lahat isang kasaysayan ng mga migrasyon sa mga bagong heograpikal na lokasyon kung saan nakaranas ng mga tao ang mga bagong klima at mga pathogens na dapat nilang iangkop. Noong 2017, inilathala ni Kern ang isang papel na nagpapakita na ang karamihan sa mga adaptation ng tao ay lumitaw mula sa umiiral na genetic na pagkakaiba-iba sa loob ng genome, hindi ang mga mutations ng nobela na mabilis na kumakalat sa populasyon.

Si Andrew Kern, isang populasyon ng genetiko sa University of Oregon.

Kagandahang-loob ni Andrew Kern

Gayunpaman, halos 1 porsiyento lamang ng genome ng tao ang talagang mga code para sa mga protina, sabi ni Omar Cornejo, isang evolutionary genomicist sa Washington State University. Marahil ay tungkol sa 20 porsiyento ng genome ang nag-uutos kung kailan at saan ipinahayag ang mga coding na rehiyon. Ngunit nag-iiwan pa rin ito ng mga 80 porsiyento ng genome na may hindi kilalang function.

Ang mga bahagi ng bahagi na ito ng noncoding ng genome ay puno ng paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ng DNA, na dulot ng mga transposable genetic na elemento, o transposons, na kumopya at nagpasok ng kanilang sarili sa buong genome. Ayon kay Irina Arkhipova, isang molecular evolutionary geneticist na nag-aaral sa papel ng transposons sa Marine Biological Laboratory sa Unibersidad ng Chicago, "ang bahaging ito ng genome ay quintessentially neutral sa kamalayan ni Kimura," kahit na ang ilang bahagi ng mga transposon ay nakakaapekto sa pagpapahayag ng mga gene. Dahil dito, ang mga neutral na modelo na inilalapat sa mga di-praktikal na rehiyon ng genome ay maaaring gamitin upang ipahiwatig ang demographic na kasaysayan ng mga populasyon ng tao (at iba't ibang iba pang mga organismo) na lubos na tumpak, sinabi ni Cornejo.

Hindi sumasang-ayon si Kern. "Gusto kong magtaltalan na wala kaming ideya kung tumpak naming tinantiya ang kasaysayan ng demographic ng tao," sumulat siya sa isang email. Kung ang computationally gayahin ang isang populasyon na nagbabago neutrally, pagkatapos ay ang mga pamamaraan para sa pagtantya demograpya ay gagana; ngunit ipinakilala ang naka-link na seleksyon, at nabigo ang mga pamamaraan na iyon.

Ang Kern ay agnostiko tungkol sa kung anong porsyento ng genome ng tao ang nagagamit, ngunit naniniwala siya na ang pagkakahawig ng genetiko ay nakakahipo sa isang malaking-hindi pa kilala-bahagi ng genome. Sa pagkakaroon ng katibayan para sa pagbagay sa genome ng tao, tila malamang na ang ilang malaking bahagi ng genome ay sasailalim sa mga epekto ng naka-link na seleksyon, iminungkahi niya. "Hindi namin alam kung gaano kalaki ang fraction na iyon."

Isang kamakailang papel sa eLife ni Fanny Pouyet at ng kanyang computational-geneticist na mga kasamahan sa Unibersidad ng Bern at ang Swiss Institute of Bioinformatics pin pababa na numero. "Hanggang sa 80-85 porsiyento ng genome ng tao ay maaaring maapektuhan ng pagpili ng background," ang mga may-akda ay sumulat.

Matapos nilang idagdag ang biased na mga pagbabago sa mga gen na maaaring ipakilala ng recombination sa panahon ng pagkukumpuni ng DNA, napagpasyahan nila na mas mababa sa 5 porsiyento ng genome ng tao ang nagbago sa pamamagitan lamang ng pagkakataon. Tulad ng mga editor ng eLife na nabanggit sa kanilang buod ng papel, "Ito ay nagpapahiwatig na habang ang karamihan sa aming mga genetic na materyal ay nabuo ng di-functional na mga pagkakasunud-sunod, ang karamihan sa mga ito ay nagbabago nang di-tuwiran sa ilalim ng ilang uri ng pagpili."

Posible na ang pagtantya na ito ay maaaring umagaw kahit na mas mataas habang natututuhan ng mga biologist na makilala ang mas mahiwagang pahiwatig ng pagpili. Ang bagong hangganan sa genomics ng populasyon ay nakatuon sa mga katangian tulad ng taas, kulay ng balat at presyon ng dugo (kasama ng maraming iba pa) na polygenic, ibig sabihin ay nagreresulta ito mula sa daan-daang o libu-libong gene na kumikilos sa konsyerto. Halimbawa, ang pagpili para sa mas mataas na taas ay nangangailangan ng pagtatakda ng mga pagbabago sa isang bilang ng mga dispersed na gene na magkaroon ng epekto. Katulad nito, kapag pinipili ng mga magsasaka ang mga butil ng mais para sa mas mataas na ani, ang epekto ay karaniwang nagpapakita sa maraming mga gene nang sabay-sabay.

Ngunit ang pagtuklas ng mga polygenic adaptation sa mga natural na populasyon ay isang "mapanganib na negosyo," ayon kay Kern, dahil ang mga multitudes ng mga genes ay malamang na nakikipag-ugnayan sa mga komplikadong, hindi linyang mga paraan. Ang mga pamamaraang pang-istatistika para sa pagtukoy sa mga suite ng mga pagbabago ay nagsisimula pa lamang na maunlad. Sa Kern, ito ay may kinalaman sa pag-aaral na pinahahalagahan ang "isang buong iba pang lasa" ng pagbagay dahil magkakaroon ito ng maraming maliliit na pagbabago sa mga indibidwal na frequency ng mutasyon na pinagsasama-sama sa natural na pagpili.

Sa ibang salita, isa pang di-neutral na mekanismo na nakakaapekto sa ebolusyon ng genome. Bilang kapaki-pakinabang na bilang ng neutral na teorya ay nasa iba't-ibang anyo nito sa nakalipas na kalahating siglo, ang hinaharap ng teoriya sa ebolusyon ay maaaring depende sa paghahanap ng mga mas mahusay na paraan upang gawin ang hirap sa pag-uunawa kung paano – at kung gaano kalaking pagpili nang walang bahala na nabubuo ang aming mga genome pagkatapos ng lahat.

Ang orihinal na kuwento ay na-print na may pahintulot mula sa Quanta Magazine, isang editorially independent publication ng Simons Foundation na ang misyon ay upang mapahusay ang pampublikong pang-unawa sa agham sa pamamagitan ng pagsakop sa mga pagpapaunlad ng pananaliksik at mga uso sa matematika at sa mga pisikal at buhay na agham.


Higit pang mga Great WIRED Stories