Traditionell galt das Individuum als die kleinste Einheit, auf die die Natürliche Selektion (NS) wirkt. Heute betrachten wir normalerweise das Gen als die Einheit von NS. Natürlich sollten wir auch alle Sequenzen berücksichtigen, die die Fitness beeinflussen, obwohl sie keine Gene sind (auch wenn sie nicht für Polypeptide codieren). Und theoretisch hat jede DNA-Sequenz einen Einfluss auf die Fitness, da sie die Zeit und Energie für die DNA-Replikation beeinflusst (obwohl dies vernachlässigbar sein könnte). Die Entscheidung, das Gen als kleinste Einheit von NS zu betrachten, erscheint mir eher willkürlich. Wir könnten genauso gut eine Gruppe von Genen oder ein bestimmtes Exon einer noch kleineren Sequenz betrachten.
Hier sind meine Fragen:
Welche Faktoren beeinflussen die minimale Größe einer Sequenz, die als Einheit zu betrachten ist, auf die NS einwirkt? Mutationsrate, Generationszeit, Selektionsdifferenz für diese Sequenz, Rekombinationsrate, ...?
Könnten wir ein Nukleotid als eine Einheit von NS betrachten? Wieso den?
Wie passt das Quasi-Spezies-Modell in die Frage, was die kleinste Einheit von NS ist? (Für Interessierte finden Sie auch eine sehr gute Erklärung dieses Modells in Martin Nowaks Buch mit dem Titel Evolutionnary Dynamic: Exploring the Equations of Life )
Lohnt es sich darüber zu reden? Ist diese Frage biologisch relevant? Oder handelt es sich eher um eine Definitionsfrage wie "Lebt ein Virus?"
Da ich mehrere Fragen gestellt habe, lassen Sie mich wissen, ob ich meinen Beitrag in mehrere aufteilen soll. Ansonsten zögern Sie bitte nicht, nur sehr teilweise auf diesen Beitrag zu antworten!
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Terdons Antwort macht für mich Sinn. Ich sollte in den Bereichen meiner Frage etwas genauer sein. Ich habe vor ziemlich langer Zeit den erweiterten Phänotyp von Richard Dawkins gelesen, und wenn ich mich nicht irre, sagt Dawkins die folgenden Dinge
Eine Einheit, auf der Auswahl wirkt, muss:
Ein Replikator hat die 3 folgenden Eigenschaften:
Damit die Treue eingehalten wird, muss eine Selektionseinheit daher eine Sequenz sein, die nicht zu lang ist, damit sie nicht zu oft durch Rekombination oder Mutation modifiziert wird. Er argumentiert in diesem Sinne.
Er argumentiert auch, dass Nukleotide keine mögliche Selektionseinheit sind. Tatsächlich ist es schwer vorstellbar, dass ein Nukleotid ein aktiver Replikator ist. Das Wort aktiv bedeutet, dass es seine Nicht-Wahrscheinlichkeit beeinflusst, repliziert zu werden. Ich glaube nicht, dass ein Nukleotid so etwas tun kann.
Leider habe ich das Buch gerade nicht bei mir und kann das, was ich gesagt habe, nicht überprüfen, Ihnen kein Zitat oder eine genauere Referenz geben. Wenn jemand einige Zitate aus diesem Buch hat, wird es für die Diskussion willkommen sein!
Vielen Dank!
Die kleinste wählbare Einheit ist natürlich das einzelne Nukleotid. Die auffälligsten Beispiele hierfür sind Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), von denen viele selektive (Nach-)Vorteile verleihen.
Um ein einfaches Beispiel zu nehmen, stellen Sie sich einen SNP vor, der eine Frameshift-Mutation einführt, wodurch ein Gen unfähig wird, sein Protein zu produzieren. Wenn dieses Protein etwas relativ Wichtiges wie p53 ist, ist das betreffende SNP tödlich und wird dagegen selektiert. Also, um deine Fragen der Reihe nach zu beantworten:
Welche Faktoren beeinflussen die minimale Größe einer Sequenz, die als Einheit zu betrachten ist, auf die NS einwirkt? Mutationsrate, Generationszeit, Selektionsdifferenz für diese Sequenz, Rekombinationsrate, ...?
Könnten wir ein Nukleotid als eine Einheit von NS betrachten? Wieso den?
Wie passt das Quasi-Spezies-Modell in die Frage, was die kleinste Einheit von NS ist?
Lohnt es sich darüber zu reden? Ist diese Frage biologisch relevant? Oder handelt es sich eher um eine Definitionsfrage wie "Lebt ein Virus?"
Ja, es lohnt sich, darüber zu sprechen, wenn Sie den Irrglauben haben, dass die kleinste Einheit ein Gen ist :). Nein, aber im Ernst, es ist ein interessantes Konzept und ein sehr nützliches Werkzeug. Die egoistische Genhypothese zum Beispiel hat uns geholfen, die Welt der Evolution eher in Form von Sequenzen als von Arten oder Individuen zu sehen. NS hat sich nicht geändert, unsere Vorstellung davon schon.
All dies sind nützliche konzeptionelle Werkzeuge, die es uns als Wissenschaftlern ermöglichen, komplexe Fragestellungen zu verstehen. NS ist jedoch kein gerichteter oder bewusster Prozess, so dass es sich nicht darum kümmert oder weiß, worauf es einwirkt.
PS. Bitte verwechseln Sie proteinkodierende Sequenzen nicht mit Genen. Wie ich in meinem Kommentar sagte, gibt es viele Gene, die keine Proteine produzieren (z. B. tRNA-Gene), und das war noch bevor die Gewässer in den letzten Jahren getrübt wurden. Die aktuelle Definition von Gen ist ungefähr so:
jede Nukleotidsequenz mit einer Aufgabe zu erledigen
Lesen Sie die ENCODE-Papiere für eine technischere Definition oder nehmen Sie diese aus Wikipedia :
Ein Gen ist eine molekulare Erbeinheit eines lebenden Organismus.
UPDATE: Zunächst einmal müssen Sie sich daran erinnern, dass Dawkins The Extended Phenotype vor mehr als 30 Jahren geschrieben hat, in einer Zeit, als die einzigen verfügbaren vollständigen Genome die einiger weniger Viren waren. Mitte der 90er Jahre wurde das erste Bakteriengenom sequenziert und im Jahr 2000 der erste Humangenom-Entwurf des Menschen. Es war eine Zeit, in der Selektion als auf der Ebene des Individuums wirkend angesehen und die Bedeutung von Genen unterschätzt wurde. Dawkins Bücher waren maßgeblich daran beteiligt, Gene ins Rampenlicht zu rücken.
Wenn er jedoch argumentierte, dass ein Nukleotid nicht ausgewählt werden kann (ich habe dieses spezielle Buch nicht gelesen), lag er einfach falsch. Ein Nukleotid kann tatsächlich seine Chancen auf Replikation beeinflussen. Denken Sie darüber nach, wenn Sie Gan einer bestimmten Position im Genom ein haben und das Gzu einem mutiert ist A, dann sind die Chancen, dass das Original Grepliziert wird, offensichtlich sehr gering. Daher „beeinflusste“ das Nukleotid seine Replikationschancen. Alternativ kann eine Mutation eines einzelnen Nukleotids im Promotor eines Gens auch dazu führen, dass das gesamte Gen nicht transkribiert wird, und, wie ich bereits erwähnt habe, können Frameshift-Mutationen ebenfalls verheerende Auswirkungen haben. All dies ist auf einzelne Nukleotide zurückzuführen.
Auf jeden Fall hat sich unsere Vorstellung davon, was ein Gen ist, enorm verändert , seit Dawkins sein Buch geschrieben hat, wir verstehen das Genom jetzt viel besser und wir haben erkannt, dass es viel komplexer ist als ursprünglich angenommen. 30 Jahre alte Literatur über Gene, selbst wenn sie von Koryphäen wie Rihard Dawkins geschrieben wurde, sollte heute mit Vorsicht aufgenommen werden.
Terdon
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Terdon
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Remi.b