Junk DNA

[Il guercio]

Wat is de functie van junk DNA? Rijstplanten hebben evenveel actieve genen als mensen. De hoeveelheid junk DNA in mensen overtreft die in rijstplanten vele, vele malen. Wat wil dit zeggen?

[Determinist]

Junk DNA is een lastige term en is nogal controversieel.
Beter kan je praten over non-coding DNA, wat aangeeft dat het DNA niet encodeert naar proteïnen.

Het controversiële is dat men eerder uitging van het feit dat non-coding DNA geen enkele functie heeft. Als gevolg van evolutie is DNA niet meer actief en vervalt en verliest daarbij de biologische functie. Junk=troep=geen functie.

Echter blijkt dat biologische functie niet gelijk staat aan geen enkele functie. Daaruit is epigenetics ontstaan, een vakgebied die zich bezig houdt met externe invloed op DNA en de werking daarvan.

Je zou het grote verschil tussen organismen aangaande non-coding DNA kunnen verklaren door evolutie.

[Il guercio]

Als de cellen van een rijstplantje ongeveer evenveel coderend DNA bevatten als de cellen van een mens (maar veel minder junk-DNA) zou je dan kunnen stellen dat hoe groter de hoeveelheid junk DNA in de kernen van de cellen in een organisme is, des te complexer het organisme zal zijn?

[Determinist]

Nee. De grootte van het genoom in zowel coding als non-coding DNA staat niet gelijk aan de mate van complexiteit van het organisme.
En wat bedoel je eigenlijk met complexiteit (in de context van DNA):

De waarneembare eigenschappen is het fenotype van een organisme welke bepaald wordt door zowel het genoom als externe invloeden.
Fenotype kan op verschillende manieren tot uitdrukking komen waarbij het onderliggende genoom verschillend is.
Een "andere" "programmering" als het ware voor hetzelfde fenotype. Deze "programmering" kan verschillende grootte van het genoom bevatten.

Door DNA variaties kunnen hele stukken DNA gekopieerd en meerdere malen in het genoom aanwezig zijn. Een "oneindige" reeks van duplicaties die geen enkele invloed heeft op het fenotype.
Een ui of neem graan: die hebben vele malen groter genoom dan mensen.

Wat je wel kan zeggen is de mate van complexiteit in variatie van het genoom van een organisme en staat los van complexiteit van het organisme zelf.
Wat je zou kunnen aflezen is hoe veel eerder een organisme in de evolutie ontstaan is dan een andere organismen.
Een historie aan DNA wijzigingen dmv duplicaties en variaties blijft namelijk terug te vinden in het DNA. DNA houdt in zekere mate de eigen geschiedenis bij.

Maar dit is niet altijd zo. Sommige organismen hebben een betere "deletion" van non coding DNA. Dat wil zeggen dat het DNA in staat is non coding DNA te verwijderen en dus niet als "geschiedenis" in het DNA blijft hangen. Voorbeeld is het fruitvliegje.
Andere organismen zijn erg "conservatief" wat non coding DNA betreft en houden veel van het non-coding DNA in het genoom. De mate van deletion bepaald dus de mate van grootte van het DNA.

Ik zou zeggen dat als een organisme een sterke mate van deletion heeft, een kleiner genoom heeft na X stappen evolutie dan een organisme met dezelfde voorouder die een mindere mate van deletion heeft. Wellicht zien deze organismen er vrijwel eender uit, maar de grootte van het genoom is zeer verschillend.

[Determinist]

Wellicht is het handig om dit in Jip en Janneke taal te vertalen met wat voorbeelden.
Veel te simplistisch, echter geeft het wel de kern weer.

Grootte/lengte van code bepaalt niet de complexiteit van de output:
Kijkende naar een computerprogramma, de functionaliteit die je daadwerkelijk ziet en wat het kan.
Dezelfde functionaliteit kan je coderen op verschillende manieren. Sommige daarvan zijn (te) complex opgezet.
Ik heb zo vaak gezien in ICT projecten dat ik een hele tijd nodig had om de code te lezen en trachten te achterhalen wat de programmeur nu eigenlijk als bedoeling had.
Het programma werkte prima, maar de code was zo groot en complex dat het in mijn ogen totaal niet efficiënt was.
Na aanpassing kon ik vaak code van tientallen of zelfs honderden regels terug brengen naar slechts enkele regels.
Het "DNA" van het programma was kleiner geworden maar de functionaliteit (voor de eindgebruiker) bleef gelijk.

Het aantal posts op facebook is geen indicatie van complexiteit van sociaal leven:
Sommige mensen vinden het interessant voor anderen om zowat elke scheet en drankje die genuttigd wordt op facebook te plaatsen.
Dan weer hier en dan weer daar. Dag in dag uit.

Als we het aantal posts als mate van sociaal leven inschalen is dat een incorrecte blik op sociaal leven.

Iemand kan slechts enkele posts per jaar doen maar elke dag met zeer interessante en complexe sociale zaken bezig zijn.

Zeker als mensen oude posts verwijderen (niet interessant meer) en anderen niet dan wordt het aantal aanwezige posts zeker geen indicatie meer voor sociaal leven.

Je kan wel stellen dat je de geschiedenis van complexiteit in sociaal leven door het lezen van facebook posts kan achterhalen. Maar niet of een persoon een complex sociaal leven heeft ten opzichte van een ander door alleen naar die posts te kijken.

DNA is zoiets. Een bulk aan "oud nieuws" in het DNA zegt niets over hoe complex het organisme is, wel dat er oud nieuws terug te vinden is. Het niet aanwezig zijn van "oud nieuws" zegt ook niet dat er ooit geen nieuws is geweest voor dat organisme. Dat hangt af of "oud nieuws" in het DNA door het organisme in de evolutie "opgeruimd" is.

[entropy]

Jemig Determinist, ik wou hetzelfde voorbeeld geven. Misschien een aanvulling: niet elke regel code in een computerprogramma codeert voor output (proteïne productie); misschien heeft Junk-DNA een functie buiten dat om? Ik denk bijvoorbeeld aan het activeren/deactiveren van andere genen op bepaalde momenten?

[Determinist]

Jemig Determinist, ik wou hetzelfde voorbeeld geven. Misschien een aanvulling: niet elke regel code in een computerprogramma codeert voor output (proteïne productie); misschien heeft Junk-DNA een functie buiten dat om? Ik denk bijvoorbeeld aan het activeren/deactiveren van andere genen op bepaalde momenten?

Klopt. Daarom is de term "junk DNA" misplaatst. Een gedeelte (mate van is onderhevig aan onderzoek) van het genoom heeft inderdaad een regulerende functie.
En dieper gezien heeft junk DNA ook een biochemische functie (is chemisch actief). Dit laatste kan je vergelijken met wat een functie van een auto is: deze kan roesten.
Alhoewel we weten wat de functie van een auto is, deze heeft onderdelen zodat het geheel het een auto maakt. Maar naast deze functie is het ook chemisch actief die je niet kan relateren aan de functie van "auto zijn", maar roesten is een actieve chemische eigenschap.

[Vitharr]

[offtopic]
Vandaag zat ik op mijn werk naar een vlieg te kijken. Het beest was via een open deur naar binnen gekomen en kon nu blijkbaar de weg naar buiten niet meer vinden vanwege de glazen ruiten.

Ik bedacht me dat het beest illustreerde dat evolutie geen directe aanpassing aan de omgeving is, anders hadden dieren al lang door wat glas was toch?
[/offtopic]

[Il guercio]

En toch is er een relatie tussen de complexiteit van een wezen en het percentage junk-DNA dat het wezen in elk van de cellen bezit. Het percentage junk-DNA zou daarom van invloed kunnen zijn op de complexiteit ven een wezen. Er zijn weliswaar evenveel genen die coderen voor eiwitten, maar misschien heeft junk-DNA een zodanige functie op die genen dat een groter percentage ervan een complexiteit verhogende werking heeft.
Het verschil tussen een rijstplantje met relatief weinig junk-DNA en een mens met relatief veel junk-DNA (maar beiden met ongeveer evenveel coderend DNA) , lijkt mij een mooi voorbeeld daarvan. Hoe het junk-DNA het coderend DNA precies beinvloed is niet duidelijk, maar misschien zorgt een grote hoeveelheid junk-DNA voor een grotere vrijheid waarin het coderend DNA zich tot uiting kan brengen en zodoende een complexer wezen tot gevolg heeft.

[univers]

Er lopen nu al zombies rond.

[Determinist]

En toch is er een relatie tussen de complexiteit van een wezen en het percentage junk-DNA dat het wezen in elk van de cellen bezit.

Die relatie kan je dus niet eenduidig maken aangezien elk soort een eigen DNA oorsprong en geschiedenis heeft.

Een ui heeft veel een veel groter genoom dan de mens en in verhouding vele malen meer non-coding DNA.
Een ui is zeker minder complex (qua fenotype) dan de mens en daarmee gaat je stelling dus niet op.
Zo zijn er nog veel meer soorten die een groter genoom hebben waarvan wij zeker kunnen stellen dat dez eminder complex in fenotype zijn.

...maar misschien zorgt een grote hoeveelheid junk-DNA voor een grotere vrijheid waarin het coderend DNA zich tot uiting kan brengen en zodoende een complexer wezen tot gevolg heeft.

Dat kan, maar hoeft dus niet.

Er bestaat inderdaad een grotere variatie in het DNA en daarmee grotere variatie in fenotype. Maar variatie binnen een soort is geen mate van complexiteit per individu, maar mate van complexiteit in variatie.

[Il guercio]

Een ui heeft weliswaar 5 maal zoveel coderende genen, maar de absolute hoeveelheid genen in het DNA dat niet coderend is, is bij mensen groter dan in een ui. Ik blijf bij mijn stelling dat hoe groter het absoluut aandeel in de chromosomen van niet coderend DNA (dat geen overblijfsel van een vroeger bestaan hoeft te zijn) is des te complexer het organisme zal zijn.

[Determinist]

Neen

[Il guercio]

Als je alle chromosomen van een ui en die van een mens zou `ontrollen` (er een lineaire moleculen van maken) hoe lang zouden die van een ui en een mens dan ongeveer zijn?