Nya data tyder på att ackumuleringen av genetiska förändringar inte enbart bestäms av det naturliga urvalet. En studie från University of Chicago forskare motsäger konventionell teori genom att visa att andelen mutationer accepteras i evolutionen också starkt påverkad av den hastighet med vilken nya mutationer kommer fram till en gen: Ju högre hastighet av nya mutationer, desto större andel av de mutationer accepteras.
"Vi har upptäckt en slående fenomen som utmanar ett paradigm av molekylär evolution som har funnits i flera decennier", säger huvudförfattaren Bruce Lahn, med dr, biträdande professor i genetik vid University of Chicago och Howard Hughes Medical Institute utredare. "Som sådan kan det orsaka en stor förändring inom området."
Forskarna rapporterar sina resultat i juli 2005 av tidskriften Trends in Genetics. Andra författare är Gerald Wyckoff, PhD, tidigare en forskarassistent i Lahn labb och nu en biträdande professor vid University of Missouri-Kansas City, och Christine Malcolm och Eric Vallender, båda doktorander i Lahn labb.
I mer än tre decennier har molekylära evolutionister trodde att oavsett hur många genetiska mutationer dyker upp på en specifik gen, oavsett om dessa mutationer bli fastställs i art bestäms i första hand genom naturligt urval. Den nya studien visar att den hastighet med vilken dessa nya mutationer kommer också påverkar huruvida mutationerna blir fast.
Lahn team tittade på nästan 6000 gener i sin studie. För varje gen, jämfört de sekvenser mellan två däggdjursarter. Detta gjorde det möjligt för dem att mäta mutationshastighet av genen - specifikt kallas graden av de mutationer som inte påverkar proteinets struktur, synonym mutation (KS). Dessa mutationer är funktionellt neutrala, vilket betyder att naturligt urval är inte en faktor för om de accepteras under evolutionen.
Lahn team tittade också på mutationen hastighet av nonsynonymous förändringar (Ka) - graden av de mutationer som påverkar proteinstruktur. Dessa mutationer är oftast föremål för det naturliga urvalet. En nonsynonymous mutation kommer att bli antagen till eller studsade ut av befolkningen baserat på hur förändringen förändrar proteiners funktion.
Forskarna studerade sedan Ka / Ks kvot. En låg Ka / Ks kvot indikerar starkt val, och omvänt, en hög andel, svag urval. Vissa gener har en kvot på 0, vilket innebär protein förändringar inte accepteras. Det är på sätt och vis, "perfekt".
För en pseudogene - en sträcka av DNA-sekvens som liknar en gen men har ingen funktion - dess Ka / Ks kvot är cirka 1,0, vilket innebär att synonyma och nonsynonymous mutationer accepteras i samma takt eftersom genen är funktionellt irrelevant.
För en gen som är mycket funktionell och viktig för organismen, är dess Ka / Ks kvot vanligtvis lågt. Till exempel, om en gen har en Ka / Ks kvot på 0,1 innebär det att det är mycket selektiva och det är bara att acceptera 10 procent av nonsynonymous mutationer.
Oavsett graden av nya mutationer i en viss gen har forskarna förmodade alltid andelen nonsynonymous mutationer accepteras under evolutionen förblir konstant.