Uit onderzoek blijkt dat evolutie minder willekeurig is dan we dachten

Een recente studie betwist de lang gekoesterde overtuiging dat evolutie een onvoorspelbaar proces is. Het onthult met name een voorspelbaar aspect, gekoppeld aan de genetische geschiedenis van organismen. Dit onderzoek opent nieuwe horizonten op gebieden als synthetische biologie, geneeskunde en milieuwetenschappen.

Evolutie, lang gezien als een rommelig proces, is nu onderhevig aan mogelijke wetenschappelijke herwaardering. Een recente studie uitgevoerd door onderzoekers van de Universiteit van Nottingham en Nottingham Trent University, gepubliceerd in
Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen (PNAS), zet dit idee van willekeur in twijfel.

Het suggereert dat de genetische geschiedenis van een organisme een cruciale rol kan spelen in zijn evolutie, waardoor nieuwe horizonten worden geopend in ons begrip van de evolutionaire biologie. Bovendien opent het veelbelovende horizonten voor concrete toepassingen, vooral bij de ontwikkeling van gerichte medische behandelingen en strategieën voor het behoud van de biodiversiteit, terwijl het nieuwe inzichten verschaft in de reactie van soorten op veranderingen in het milieu.

Een nieuw begrip van evolutie

De nieuwe studie suggereert dat de evolutionaire reis van een genoom niet simpelweg het gevolg is van toeval of natuurlijke selectie, maar sterk kan worden beïnvloed door de genetische geschiedenis ervan. Mutaties en aanpassingen zullen dus niet langer onvoorspelbare gebeurtenissen blijven. Door patronen en trends in de genomische evolutie te identificeren, konden onderzoekers aantonen dat bepaalde aspecten van de evolutie kunnen worden voorspeld op basis van de overgeërfde genetische kenmerken van een organisme.

Om tot deze conclusie te komen heeft het team machine learning gebruikt, met name het Random Forest-algoritme. Dit model, beroemd om zijn vermogen om grote datasets te beheren en betekenisvolle patronen te extraheren, werd toegepast op de analyse van 2.500 volledige genomen van een bacteriesoort. De analyse bracht complexe interactiepatronen tussen genen aan het licht. Sommige genfamilies lijken bijvoorbeeld nooit naast elkaar te bestaan, terwijl andere nauw verwant lijken te zijn, afhankelijk van de aanwezigheid van bepaalde andere families om zich te manifesteren.

Deze ontdekking suggereert dat evolutie een georganiseerd proces is, waarin interacties en genetische achtergrond een cruciale rol spelen. Professor James McInerney, hoofdauteur van de studie, zegt in een… Ik heb gerapporteerd : ” De implicaties van dit onderzoek zijn niets minder dan revolutionair. Door aan te tonen dat evolutie niet zo willekeurig is als eerder werd gedacht, hebben we de deur geopend naar een reeks mogelijkheden in de synthetische biologie, geneeskunde en milieuwetenschappen. “.

Praktische toepassingen en medische effecten

Antibioticaresistentie vormt inderdaad een grote uitdaging voor de volksgezondheid, en deze uitdaging wordt nog verergerd door overmatig en ongepast gebruik van deze medicijnen. De traditionele aanpak om deze resistentie te bestrijden richt zich op het ontwikkelen van nieuwe antibiotica of het aanpassen van bestaande antibiotica. De huidige ontdekking zou echter kunnen leiden tot een innovatieve strategie: door genetische afhankelijkheden te begrijpen, wordt het mogelijk om niet alleen het gen te targeten dat verantwoordelijk is voor antibioticaresistentie, maar ook de genen die deze ondersteunen. Deze alomvattende aanpak zou de ontwikkeling mogelijk maken van effectievere strategieën om deze resistentie te voorkomen of om te keren, waardoor antibioticabehandelingen effectiever en duurzamer zouden worden.

Bovendien opent het vermogen om genetische interacties te voorspellen de weg naar meer gerichte therapieën die zijn aangepast aan het individu. Op deze manier kunnen wetenschappers rekening houden met de ziekte zelf en met de manier waarop elke patiënt waarschijnlijk op verschillende behandelingen zal reageren. Dit kan leiden tot minder bijwerkingen en een grotere effectiviteit van de behandeling. Ten slotte zou deze aanpak het mogelijk maken om gepersonaliseerde vaccins te ontwikkelen, aangepast aan individuele genetische kenmerken, waardoor een effectievere bescherming tegen verschillende ziekten wordt geboden.

Milieueffecten en biodiversiteit

Het aanpakken van de klimaatverandering vereist innovatieve oplossingen, en de resultaten van dit onderzoek bieden een veelbelovende weg voorwaarts. Door patronen van genetische interactie te begrijpen, kunnen wetenschappers nu gemanipuleerde micro-organismen bestuderen die specifiek zijn aangepast aan kritische ecologische taken.

Zie ook

Genetisch gemodificeerde bacteriën of algen kunnen worden ontwikkeld om kooldioxide efficiënter uit de atmosfeer op te vangen of bepaalde verontreinigende stoffen af ​​te breken. Deze aanpak kan natuurlijke processen transformeren in krachtige instrumenten om de klimaatverandering te verzachten. Bovendien kunnen deze organismen worden ontworpen om te overleven in omgevingen waar traditionele methoden niet effectief zijn.

Aan de andere kant levert dit onderzoek een belangrijke bijdrage aan ons begrip van biodiversiteit. Door te begrijpen dat de evolutie patronen volgt die zijn beïnvloed door de genetische geschiedenis, kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe soorten zullen evolueren als reactie op veranderingen in het milieu. Dit perspectief maakt een nauwkeurigere voorspelling van evolutionaire trajecten mogelijk, wat essentieel is voor het behoud van soorten.

Door te begrijpen hoe sommige soorten zich aanpassen aan veranderende habitats of nieuwe milieudruk, kunnen natuurbehoudsinspanningen doelgerichter en effectiever zijn. Deze aanpak kan ook helpen de soorten te identificeren die het meest kwetsbaar zijn voor klimaatverandering, waardoor preventieve maatregelen ter bescherming van de biodiversiteit mogelijk worden.

bron : Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen