Sällan har vår miljö förändrats så snabbt. På toppen av klimatförändringarna utsätter vi oss för luftföroreningar, microplastics och enastående nivåer av fett, salt och socker i vår mat.
Miljöändring är en av de saker som kan ge stora, allvarliga mutationer i vårt DNA som snabbt kan leda till sjukdom, till exempel cancer orsakad av strålning. Men vårt DNA innehåller också många små dolda mutationer. Även om de från början inte har någon effekt på oss tack vare en låda med genetiska knep som våra kroppar använder för att skydda oss, kan dessa "kryptiska" variationer byggas upp under många generationer och sedan väckas till liv genom stora miljöförändringar.
Ny forskning har visat hur viktigt dessa kryptiska variationer är för evolutionen. Det finns en chans att de kan vara bakom den växande risken av problem som diabetes, cancer och hjärtsjukdomar och kan till och med producera nya sjukdomar. Men dessa mutationer kan också vara dolda gåvor från våra förfäder som gör att vi snabbare kan anpassa oss till de problem vi står inför, från medicinska tillstånd till klimatförändringar.
Förändringar av DNA i kombination med processen för naturlig selektion är det som tillåter arter att utvecklas. Vissa genetiska variationer ger en selektiv fördel och individerna som har dem är mer benägna att överleva och vidarebefordra sina gener och sprider dem gradvis över arten. Eventuella förändringar som är en nackdel minskar överlevnads- eller reproduktionschansen för en individ och är mindre benägna att överföras till kommande generationer.
Buffert mot förändring
Kryptisk genetisk variation ger oss ett tredje alternativ. Vissa förändringar i DNA har liten eller ingen effekt och ger varken en fördel eller nackdel men långsamt byggs upp under generationer. Dessa variationer döljer på olika sätt. Exempelvis kan enkla organismer minska påverkan av förändringar i miljön på deras biologiska funktioner med hjälp av en process som kallas kanalisering. Detta innebär att mindre förändringar i deras DNA inte orsakar synliga skillnader.
Ibland dupliceras gener till och med i olika delar av DNA: t, så att det finns det redundans i systemet. Eventuella förändringar i en gen kan då döljas av de andra.
I komplexa livsformer syns många nya variationer också eftersom vi har två versioner av de flesta av våra gener (en från mamma och en från pappa), och en av versionerna är dominerande över den andra. Kryptiska genetiska variationer är recessiva (inte dominerande) i detta förhållande och under normala förhållanden visar det sig inte.
Det finns också några mycket små förändringar som orsaka inte någon verklig förändring till organismens biokemi. De byter kanske en komponent i ett protein för något mycket liknande.
Alla dessa saker fungerar som en buffert mot fysiska förändringar, vilket tillåter en uppbyggnad av variation i DNA som bara blir synlig när det sker en betydande förändring i miljön. Många forskare inom området evolutionär genetik tror att denna kryptiska genetiska variation kan besvara problemet med hur arter snabbt har kunnat anpassa sig till nya utmaningar tidigare. De finkar på Galapagosöarna hjälpte Darwin att utveckla sin evolutionsteori, och den snabba skapandet av de olika typer av finkar som han såg är mycket troligt ett exempel på kryptisk variation på jobbet.
Belysande experiment: lysrör E.coli bakterie. KPWangkanont / Shutterstock
Att observera denna förändring hos djur eller i naturen är omöjligt med tanke på de inblandade tidsfristerna. Men forskare vid universitetet i Zürich nyligen använd E.coli bakterier för att bevisa vikten av denna variation i evolution och anpassning till nya miljöer.
I sina experiment skapade de en konstgjord miljö där bakterier som kunde producera grön fluorescens hade en fördel jämfört med de som producerade gult. Forskarna visade att bakteriekolonier innehållande högre nivåer av kryptisk variation kunde växla snabbare till fluorescerande grönt.
Detta var en liten, obetydlig förändring för bakterierna, men ett mycket tydligt bevis på konceptet att kryptisk variation kan hjälpa en art att anpassa sig snabbare till miljöförändringar. Detta kan vara mycket viktigt för att förstå vikten av kryptisk variation i mer kritiska system som påverkar sjukdomsresistens och mottaglighet.
Forskare vid universitetet i Würzburg har visat att nivån på kryptisk genetisk variation i Neisseria meningitidis, en bakterie som kan orsaka hjärnhinneinflammation, bidrar till hur skadlig den resulterande sjukdomen är. Denna högre variation i nivån är bara en faktor när bakterierna kommer in i blodomloppet, men har ingen inverkan på deras normala miljö i människans hals.
En bättre förståelse för hur dessa bakterier förändras när de är i blodet kan hjälpa oss att bekämpa sjukdomar som hjärnhinneinflammation. Vi kommer att ha en bättre förståelse för hur symtomen uppstår och, av avgörande betydelse, skulle kunna hantera antibiotikaresistens gömd bort i bakteriens DNA.
Dold potential
Vårt eget DNA har också hamnar höga kryptiska variationer. Potentialen för kryptiska genetiska varianter gömda bort i vårt DNA plötsligt blir inte så kryptiska tack vare förändringar i miljön är ett allvarligt problem.
Även om vi fortfarande inte förstår de exakta effekterna av kryptisk variation, har flera förändringar i vårt DNA, som tyst ärvts från våra förfäder, redan kopplats till ökad risk för sjukdomar som t.ex. astma or cancer. För personer med dessa förändringar är exponeringen för avgaser från bilar mer sannolikt att få effekt.
Det kan dock också finnas lösningar såväl som problem dolda i DNA. Kan världen värma till följd av klimatförändringar, kan kryptisk genetisk variation ge oss och andra arter en välbehövlig livlinje? Den ökade förmågan att utvecklas snabbt och anpassa sig kan vara allt som står mellan en art som överlever global uppvärmning och utrotning.
Om författaren
Michael J Porter, Universitetslektor i molekylär genetik, University of Central Lancashire
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma
av Bessel van der Kolk
Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Breath: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning
av Steven R. Gundry
Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging
av Joel Greene
Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta
av Dr Jason Fung och Jimmy Moore
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
