De evolutie van het Xenopus laevis genoom – Een reactie op een betrokken twitteraar

by Eppie | apr 20, 2020 | Evolutie, Genetica, Onderwijs

Genduplicaties worden gezien als een belangrijke innovatiemotor in de evolutietheorie, waardoor nieuwe informatie en nieuwe functies ontstaan. Enige tijd geleden heb ik een artikel geschreven voor de website van Logos Instituut.¹ Daarin gaf ik kort aan, dat zelfs in een situatie waarin we maximaal het verkrijgen van nieuwe functies van genen mogen verwachten, deze niet beschreven werd, en dat dit toch wel teleurstellend is, als dit de motor zou moeten zijn van de evolutie van eencellige naar mens. Het artikel dat ik besprak is een mooi helder verhaal van Session et al in Nature 2016. Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis.² Ik had het complete abstract van het oorspronkelijke artikel in het Nederlands overgenomen.

Een Nederlandstalige medeauteur van het Nature-artikel heeft in een aantal twitterberichten afkeurend op mijn artikeltje gereageerd. Hierbij geef ik alleen de inhoudelijke reactie weer, de emotionele reactie negeer ik even:

“Het is niet juist dat de studie geen aanwijzingen heeft gevonden voor nieuwe genfunctie, integendeel. Om dit te bestuderen hebben we gekeken naar verschillen in genexpressie tussen gen-paren (van elk gen zijn er twee, afkomstig van de twee ouder-soorten). Daarbij zijn er grote verschillen gevonden. Hoewel de expressie van genen van beide soorten in het algemeen sterk correleert, is dit voor veel genen niet het geval (verschillen in tijd en in hoogte van expressie). Dit zijn genen die mogelijke subfunctionalisering en neofunctionalisering vertonen. In overeenstemming daarmee, blijkt uit analyse van de sequentie van deze genen dat zij sterker veranderen dan genen die niet veranderd zijn qua expressie. Dit is bij uitstek wat je verwacht van evoluerende genen. Voorbeelden te over: 1000-en genparen vertonen verschillen in expressie. Meer dan 100 genen vertonen tekenen van ‘maternal neofunctionalization’ bijvoorbeeld. Dit is heel relevant, omdat in heel veel studies naar voren komt dat evolutionaire vernieuwing vaker komt door veranderingen in genexpressie dan door andere soorten veranderingen. Nu zou je kunnen zeggen: Session et al (2016, Nature) heeft niet aangetoond dat de genen die veranderd zijn (qua expressie en sequentie) functioneel relevant zijn. Dat klopt. De opzet van de studie is niet die van een grootschalig functional genomics screen. Echter, de claim van “bioloog Eppie” is dat er geen aanwijzingen in de paper zijn voor nieuwe genfunctie. Die aanwijzingen zijn er wel degelijk en voor iedereen duidelijk die de paper leest en kan begrijpen. Maar alsof een gebrekkige analyse/lezen nog niet erg genoeg zou zijn, pseudoniemschrijver Eppie schrijft vervolgens: “Prof. Gert Jan Veenstra is een aanhanger van de evolutietheorie maar vindt in eigen werk geen aanwijzing voor de validiteit ervan”. Die conclusie is pertinent ongepast, en blijkens mijn voorgaande tweets feitelijk onjuist.”

De twitteraar had zich efficiënt en terecht van mijn artikeltje af kunnen maken door aan te geven dat het zoeken van nieuwe functies niet het doel van de Nature publicatie was. Daarmee was de kous af geweest. Ik kan het artikel overvraagd hebben. Maar goed, zo heeft de twitteraar niet gereageerd.

Ik weet niet goed waarom de schrijver bovenstaande informatie in zijn tweets noemt. Denkt hij oprecht dat ik die bevindingen niet gelezen heb? Dat er verschil is in genexpressie tussen gedupliceerde genen en dat dit relevant kan zijn voor het organisme, heb ik in mijn artikeltje zelf benoemd en ook in andere artikelen voor Logos Instituut uitgebreid beschreven. ³ De bevindingen zoals die in de tweet zijn weergegeven zijn inderdaad zoals die in het Nature- artikel zijn benoemd. Dit is ook absoluut wat je jezelf zou voorstellen bij zo’n genomische aardverschuiving als het samenvoegen van twee verschillende genomen in één organisme. Het zou bizar zijn als er in reactie op zo’n verandering geen verschil in genexpressie zou zijn opgetreden ten opzichte van de veronderstelde voorouders. In zo’n situatie moet er een complete nieuwe balans gevonden worden tussen de expressies van de duizenden verschillende genen van verschillende oorsprong.

Het is logisch om te veronderstellen dat verandering in genexpressie alleen al nodig is om de oude functionaliteit te behouden. De gedachtesprong die de schrijver hiermee maakt, dat verschil in expressie duidt op verschil in functie, is een onterechte extrapolatie die niet gedragen wordt door de databeschrijving in het artikel.

Er werd niet aangetoond dat de genen met veranderde expressie ook functioneel zijn. Ik vraag echter nog veel meer, dan alleen bewijs dat de genen met veranderde genexpressie functioneel zijn. Dat geloof ik wel. Ik zou echter graag zien dat die genen een totaal andere functie hebben ingenomen dan dat ze oorspronkelijk hebben gedaan. Dat is pas innovatie. Dat is macro-evolutie. We hebben het bij Xenopus laevis over een compleet dubbel genoom. We hebben het hier over veronderstelde tientallen miljoenen jaren evolutie. We hebben het over een tijdspad die een veelvoud is van het tijdspad waarover de veronderstelde evolutie van landdier naar moderne walvis zou hebben plaatsgevonden. Volgens het evolutietheoretisch scenario verwacht je over zo’n tijdspad nieuwe ogen, vleugels, bladgroenkorrels, het ontstaan van intelligentie en weet ik niet wat en niet slechts verschil in genexpressie. Vanzelfsprekend kan hier vanuit evolutionistische hoek weer op geantwoord worden, dat er bij Xenopus in tegenstelling tot bij walvissen geen selectiedruk was om tot grote veranderingen te komen. Het genomische basismateriaal was er wel, maar de noodzaak tot verandering was er niet. En zo kan de evolutionist altijd een passend verhaal verzinnen. Wat natuurlijk met natuurwetenschap niets van doen heeft.

Trouwens, ik was wel enigszins teleurgesteld in het Nature artikel. Ik vond de interessantste bevinding, de asymmetrische evolutie van de twee subgenomen. Ik was wel nieuwsgierig geweest naar het mechanisme dat de auteurs zich voorstelden als basis voor dit fenomeen maar de schrijvers zijn hier erg summier over.

De schrijver van de tweets doet wat verontwaardigd over mijn artikel. Het zou helpen, als hij zich bewust was van het onderscheid tussen data en zijn naturalistische interpretatie ervan. Hoe zeer die naturalistische interpretatie ook door mede-evolutionisten wordt gedeeld en geapprecieerd. Een christen-wetenschapper is naar mijn stellige overtuiging vooraleerst een christen en als christen pas wetenschapper.

Literatuur

Session, A.M., Uno, Y., Kwon, T., Chapman, J.A., Toyoda, A., Takahashi, S., Fukui, A., Hikosaka, A., Suzuki, A., Kondo, M., Heeringen, S.J. van, Quigley, I., Heinz, S., Ogino, H., Ochi, H., Hellsten, U., Lyons, J.B., Simakov, O., Putnam, N., Stites, J., Kuroki, Y., Tanaka, T., Michiue, T., Watanabe, M., Bogdanovic, O., Lister, R., Georgiou, G., Paranjpe, S.S., Kruijsbergen, I. van, Shu, S., Carlson, J., Kinoshita, T., Ohta, Y., Mawaribuchi, S., Jenkins, J., Grimwood, J., Schmutz, J., Mitros, T., Mozaffari, S.V., Suzuki, Y., Haramoto, Y., Yamamoto, T.S., Takagi, C., Heald, R., Miller, K., Haudenschild, C., Kitzman, J., Nakayama, T., Izutsu, Y., Robert, J., Fortriede, J., Burns, K., Lotay, V., Karimi, K., Yasuoka, Y., Dichmann, D.S., Flajnik, M.F., Houston, D.W., Shendure, J., DuPasquier, L., Vize, P.D., Zorn, A.M., Ito, M., Marcotte, E.M., Wallingford, J.B., Ito, Y., Asashima, M., Ueno, N., Matsuda, Y., Veenstra, G.J.C., Fujiyama, A., Harland, R.M., Taira, M., Rokhsar, D.S., 2016, Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis, Nature 538 (7625): 336-343.