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Über endogene Retroviren (ERV) habe ich schon so viel geschrieben, dass es für eine Kategorie reicht.

Nun wurden erstmals virale Gene in unserer DNA nachgewiesen, die es ohne eigene reverse Transkriptase ins Wirtsgenom geschafft haben. Sie liehen sich diese von LINEs aus, also von transposablen Elementen, die durchs Genom vegabundieren.

Es handelt sich um vier Kopien das Nucleoprotein-Gens (N) eines Bornavirus. Diese Virenfamilie ist nach der deutschen Stadt Borna bei Leipzig benannt, wo sie anno 1885 Kavalleriepferde befiel.

Zwei der Kopien sind tote Pseudogene, die beiden anderen werden noch zu Proteinen transkribiert, von denen anscheinend keine schädlichen oder nützlichen Auswirkungen bekannt sind.

Nicht nur Menschen sondern die meisten der untersuchten Säugetiere haben solche Bornaviren-Gene. Bei Erdhörnchen liegt die Infektion etwa 10 Millionen Jahre zurück, bei Menschen, Schimpansen und Orang-Utans 40 Millionen Jahre.

Folgerichtig liegen diese Gene bei den Menschenaffen an übereinstimmenden Positionen. So eine Verteilung viraler Gene hatte ich in meiner Serie über ERV den einfachen Beweis genannt, weil dadurch die gemeinsame Abstammung bewiesen wird.

Die Veröffentlichung in Nature habe ich nicht vollständig gelesen sondern nur die kostenlose Zusammenfassung. Meine übrigen Informationen kommen von den ScienceBloggern Ed Yong und Abbie Smith.

Endogene Retroviren (ERV) sind RNA-Viren, die ihr Erbgut in eine Keimbahnzelle des Wirts eingebaut haben, so dass sie neben der Ansteckung auch die Vererbung innerhalb der Wirtstiere zur Verbreitung nutzen. Aufgrund der Größe des Genoms und des weitgehend zufällig gewählten Einfügeortes kann man sich sicher sein, dass wenn zwei Tierarten einen ERV desselben Typs an gleicher Position in der DNA haben, ein gemeinsamer Vorfahre mal den Provirus eingepflanzt bekam.

Äußerlich recht unterschiedliche Tiere, wie zum Beispiel Fledermäuse und Elefanten ähneln sich im Körperbau, was auf eine gemeinsame Abstammung hindeutet. Als Gegenargument dazu bekommt man zu hören, dass der Schöpfer gut funktionierende Baupläne mit Abwandlungen mehrfach verwendet hat. Da dieser Schöpfer allmächtig sein soll, hätte er Fledermäusen und Elefanten aber auch ganz unterschiedliche Knochen in die Arme und Füße packen können. Die Evolutionstheorie erklärt, warum die Knochen einander entsprechen, während der Schöpfer nicht nur omnipotent und omniscient ist sondern auch omniexplanatorisch.

Den Gedanken, dass funktionierende Einheiten bei verschiedenen Arten wiederverwendet werden, möchten die Kreationisten gerne auch auf endogene Retroviren anwenden, die in der DNA verschiedener Tierarten an übereinstimmenden Positionen sitzen. Deshalb ist es ihnen wichtig, auf deren nützliche Funktionen hinzuweisen. Bei näherem Hinsehen haben aber niemals vollständige ERVs einen Nutzen für den Wirt sondern bestenfalls ein Gen oder ein LTR davon. Die allermeisten ERVs im Erbgut sind völlig nutzlos und es gab sicher noch weit mehr von ihnen, die durch natürliche Selektion und durch genetische Drift entfernt wurden.

Die Phantasien mit den gutartigen ERVs werden so weit gesponnen, dass die Retroviren als Verteiler nützlicher Gene ausgeschwärmt sein sollen, die sie dann punktgenau bei anderen Arten eingefügt hätten. Erst durch den Sündenfall seien sie bösartig geworden. Das wäre zwar ein Erklärungsansatz dafür, dass man aus der Verteilung von endogenen Retroviren Stammbäume konstruieren kann, aber nicht dafür, dass man auch aus den Zerfallserscheinungen der inaktiven Proviren dieselben Stammbäume erhält.

Insbesondere die LTRs an beiden Enden des Provirus, die zum Zeitpunkt der Einfügung identisch sind, liefern besonders klare Informationen über die Verwandschaftsbeziehungen unterschiedlicher Tierarten, die orthologe ERVs tragen. Eine Stellungnahme von kreationistischer Seite ist mir dazu nicht bekannt.

Unter "Artikel ganz lesen" geht es weiter zur Liste der in meiner Abhandlung über ERV hier im Blog verwendeten Internetseiten und wissenschaftlichen Veröffentlichungen.

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Außer dem einfachen Beweis gibt es andere Möglichkeiten, anhand von DNA Abstammungen zu ermitteln. Diese möchte ich kurz vorstellen, bevor ich mich mit Einwand 6 beschäftige:

"Die aus ERV ermittelten Stammbäume sind inkonsistent".

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In den bisher behandelten Einwänden gegen den Evolutionsbeweis durch endogene Retroviren wurden phantastische und völlig haltlose Geschichten darüber gesponnen, was ERVs ursprünglich gewesen sein könnten. Jetzt geht es um vernünftigere Einwände, nämlich darum, ob die übereinstimmenden Einfügestellen bei verschiedenen Tierarten von einer Vorliebe der ERVs für bestimmte Positionen herrühren können, und ob überhaupt ausreichend viele übereinstimmende Einfügestellen vorliegen, um daraus irgendwelche Schlüsse zu ziehen.

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Im ersten Teil habe ich endogene Retroviren (ERV) vorgestellt und gezeigt, wie sie die gemeinsame Abstammung von Menschen und anderen Affen belegen. Im zweiten Teil folgte nach einer Liste der Fachausdrücke die Behandlung von Einwand 1: "ERV sind nicht funktionslos".

In diesem Blog-Eintrag geht es um die Einwände "ERV sind ursprüngliche Bestandteile des Genoms" und "ERV waren gutartige Verteilungsmechanismen, die später degeneriert sind".

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Auf die Einwände der Kreationisten gegen den einfachen Beweis einzugehen, ist gar nicht so einfach, weil man sowohl das Weltbild der junge-Erde-Kreationisten (YEC) als auch Intelligent Design (ID) berücksichtigen muss. Intelligent Design müsste eigentlich gar nicht im Widerspruch mit der Abstammungslehre stehen, und Michael Behe akzeptiert sie wohl auch, aber andere Vertreter dieser Richtung bevorzugen die Vorstellung von Grundtypen und Mikroevolution und sind mit der Abstammung des Menschen von früheren Affenarten gar nicht einverstanden. Junge-Erde-Kreationisten nehmen die Bibel wörtlich, gehen also von 144 Stunden Schöpfung aus und berechnen das Alter der Welt anhand biblischer Stammbäume auf etwa 6000 Jahre.

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Von Kritikern der Evolutionslehre bekommt man häufig zu hören, sie sei nur eine Theorie, weil sie nicht bewiesen sei. Das ist zum einen Unsinn, weil eine wissenschaftliche Theorie nicht einfach eine Hypothese ist sondern ein Gedankengebäude, das den Zusammenhang beobachteter Fakten erklärt. Zum anderen ist die Evolutionslehre bewiesen, zumindest die beiden Bestandteile "Abfolge der Arten" und "Abstammung der Arten voneinander".

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Es kommt nicht oft vor, dass ich einen Wissenschaftler kenne, der einen Nobelpreis bekommt. Nein, ich kenne Dr. Jack Szostak nicht persönlich, aber es ist seine Forschung, die in meinem zweiten YouTube-Video vorgestellt wird. Der YouTube-User cdk007 hatte sehr gelungene Animationen über das Zusammenspiel von Vesikeln und Polymeren veröffentlicht, und ich schusterte mit Kdenlive notdürftig eine Übersetzung zurecht.

Aber Szostak hat den Nobelpreis nicht für seine Experimente zur Entstehung des Lebens bekommen sondern zusammen mit Liz Blackburn und Carol Greider für seine schon 1982 durchgeführte Erforschung der Telomerase.

Telomere sind die Enden von Chromosomen. Sie werden bei der Zellteilung nicht vollständig kopiert und mit der Zeit immer kürzer, was zur Alterung führt. Andere können das besser erklären, z.B. Tobias Maier. Diese Abnutzung ist in normalen Zellen erwünscht, weil sie Krebs verhindert, aber in Keimzellen wäre sie verheerend, weil dann die Kinder ja schon mit alten Zellen geboren würden.

Das Emzym Telomerase ergänzt die Chromosomen-Enden, aber eben nur in solchen Zellen, die sich oft teilen sollen. Telomerase erinnert stark an Retroviren. Wissenschaft online dazu (2000):

Die Telomerase synthetisiert DNA-Fragmente für die Chromosomen-Enden, indem sie ihren RNA-Anteil als Vorlage nimmt. Damit gehört sie zu den wenigen Enzymen, welche die Transkription umkehren können - also RNA- in DNA-Sequenzen umsetzen können. Solch eine Reverse Transkriptase besitzt auch der Retrovirus HIV.

Abbie Smith wagt sogar die klare Aussage

We stole telomerase from viruses.

Damit bin ich bei meinem aktuellen Lieblingsthema und kann diesen Beitrag unter der Kategorie ERV abspeichern.

Ich habe vor, in diesem Blog eine Abhandlung über endogene Retroviren (ERV) zu schreiben, weil sie den besten Beweis für die Evolution liefern. Aber jetzt gibt es aktuell gerade einen Artikel im Süddeutsche Zeitung Magazin, zu dem ich mir einige Kommentare nicht verkneifen kann.

Zunächst einmal freue ich mich, dass dieses interessante Thema überhaupt in die Öffentlichkeit getragen wird. Zudem ist der Artikel schön umfassend. Die Hervorhebung des Nutzens von Retroviren finde ich aber übertrieben.

Das Syncytin dient für Säugetier-Embryos als Schutzanzug oder Tarnkappe. Dieses Protein ist identisch mit dem Hüllenprotein, das vom Gen env eines ERV codiert wird. Die Süddeutsche schreibt dazu:

Ein Virus als Geburtshelfer? Wissenschaftler haben diese erstaunliche Beobachtung inzwischen mit verschiedenen Experimenten verifiziert: Sie veränderten das Erbgut von Mäusen so, dass dieses Virus mit dem schlichten Namen HERV-W nicht mehr funktionierte.

Bei Mäusen war es nicht HERV-W, und es wurde nicht das Virus deaktiviert sondern ein Gen. Das Virus als solches war seit Millionen von Jahren nicht mehr intakt. Ich habe allerdings noch Erstaunlicheres gelesen. Bei Menschen, Schafen und Mäusen haben unterschiedliche Retroviren solche Gene hinterlassen. Beim Menschen ist das erst 25-40 Millionen Jahre her. Vermutlich hatte vorher ein anderes Gen diese Funktion.

Biologen aus meinem Bekannteskreis meinen, die ERV könnten vielleicht umgekehrt von der DNA kommen. Aber diverse Arbeiten machen deutlich:

• HERV-W (Human Endogenes Retrovirus, Gruppe W) macht Syncytin-1 in Menschen, und das ist nebenbei für Multiple Sklerose verantwortlich.
• HERV-FRDW macht Syncytin-2 in Menschen.
• HERV-V hat ganz ähnliche env-Gene, die ebenfalls kaum durch Mutationen zerstört wurden.
  
• Syncytin-A und -B wurde vor etwa 20 Millionen Jahren den Mäusen von einem nicht klassifizierten (?) Nagetier-ERV geschenkt.
  
• enJSRV (endogenous Jaagsiekte sheep retrovirus) macht etwas Entsprechendes in Schafen.
  

Diese Kürzel sind nicht unterschiedliche Bezeichnungen für identische Viren sondern wirklich verschieden. Weiter im Text der Süddeutschen:

Vor etwa 120 Millionen Jahren kam es zu den ersten Lebendgeburten bei Säugetieren. Das wurde möglich, weil sich zuvor das Virus HERV-W ins Erbgut unserer genetischen Urahnen eingeschlichen hatte.

Wie oben gezeigt, war es damals nicht HERV-W. Weiter auf Seite 2:

Die meisten Säugetiere produzieren Amylase in der Bauchspeicheldrüse, die Menschen auch im Mund. Deshalb schmeckt Brot für uns nach längerem Kauen süßlich.

Hier aktiviert der Promoter eines ERV ein Gen, das sonst in der Bauchspeicheldrüse aktiv ist. Solche Fälle gibt es hundertfach im menschlichen Genom.

Hat ein Retrovirus sowohl die Samenzellen des Mannes als auch die Eizelle der Frau infiziert, wird es bei der Befruchtung in die Gene der Nachkommen übertragen.

Es reicht, wenn die Keimzelle eines Partners befallen ist. Ob das Virus dann die Nachkommen erreicht, ist weitgehend zufällig. Bei nutzlosen ERV bedarf es weiterer Zufälle, damit sie sich in der ganzen Population fixieren.

Ihr einziges Problem besteht nun noch darin, dass die DNA im Laufe der Zeit überflüssige oder gar schädliche Sequenzen entfernt. Umgekehrt lässt sich daraus folgern: »Die Retroviren, die über Hunderttausende oder Millionen Jahre im Genom blieben, erfüllen auch heute eine wichtige Funktion«, sagt Jens Mayer, Humangenetiker an der Universitätsklinik Homburg.

Nur kleine Stücke von Retroviren sind in unserer DNA unversehrt erhalten geblieben. Mal ist env nützlich, mal der Promoter. Grundsätzlich werden alle Retroviren mit der Zeit durch Mutationen zerschossen. Weiter auf Seite 3:

Bei den meisten Retroviren wissen die Forscher bisher nicht ansatzweise, welche Funktion sie erfüllen.

Das wundert mich nicht. Sie erfüllen keine Funktion und mutieren langsam. ERV bringen zwar im Gegensatz zu Punktmutationen schon ganze Bausteine mit und haben so größere Chancen, sich nützlich zu machen, aber normalerweise sind sie schädlich oder neutral. Ich nehme an, dass viel mehr ERV durch natürliche Selektion aus dem Genom entfernt wurden als durch genetische Drift zufällig fixiert wurden.