Evolutionsbeweis durch endogene Retroviren

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“.

Mit „Beweis“ meine ich hier nicht mathematische Genauigkeit, die in den Naturwissenschaften gar nicht erreicht werden kann, sondern so überzeugende Belege, dass sie vor Gericht ausreichen würden. Vom wichtigsten Teil der Evolutionslehre, nämlich den Mechanismen Mutation und Selektion, kann man eigentlich nur zeigen, dass diese ausreichend sind, um die Vielfalt des Lebens in der zur Verfügung stehenden Zeit hervorzubringen. Ein Beweis, dass sie es auch getan haben, ist mir nicht bekannt, jedenfalls keiner, der über Ockhams Rasiermesser hinausgeht.

Eine wissenschaftliche Arbeit mit dem Ziel, die Abstammungstheorie zu beweisen, würde unter den Fachleuten Kopfschütteln auslösen. Das hieße, Eulen nach Athen zu tragen. Wissenschaftler sind eher daran interessiert, Neues zu veröffentlichen. Es gibt aber Arbeiten, die Details an Stammbäumen klären oder neue Methoden dafür vorstellen. Dabei fallen vom Tisch der Wissenschaft Brotkrumen herab, die ich für mein Blog gebrauchen kann.

Wissenschaftliche Veröffentlichungen kann man im Internet finden, manchmal nur die Inhaltsangabe, manchmal sogar den vollständigen Text. Für die gezielte Suche bietet sich Google Scholar an. Für den interessierten Laien aufbereitet findet man manchmal auch Forschungsergebnisse in Zeitschriften und Wissenschaftsblogs.

Endogene Retroviren (ERV)

Im Zellkern unserer Zellen befinden sich die Chromosomen, in denen die DNA verpackt ist. Um Enzyme oder andere Proteine zu erzeugen, fertigt die Zelle von einem Stück DNA eine mRNA-Kopie an, die im Ribosom in eine Aminosäuresequenz übersetzt wird.

Viren haben keinen solchen Apparat und nutzen stattdessen den eines Wirtes für ihre eigene Vermehrung. Sie bringen entweder RNA mit, die direkt in virale Proteine übersetzt werden kann, oder DNA, die in RNA und dann in Proteine übersetzt wird, oder es handelt sich um Retroviren, deren RNA erst als Provirus in die DNA des Wirtes eingefügt wird, dann wieder in RNA übersetzt wird und schließlich zu neuen viralen Proteinen führt. Das ist natürlich nur eine vereinfachte Darstellung. Genaueres findet man bei der Veterinärmedizinischen Universität Wien.

Wenn ein Retrovirus eine Keimzelle befällt und sich dort ins Erbgut schreibt, kann es passieren, dass es auf den Nachwuchs übertragen wird. Voraussetzung dafür ist, dass es weder die Zelle noch den Wirt tötet, dass diese Keimzelle überhaupt zu Nachwuchs führt und dass der DNA-Anschnitt mit dem Provirus bei der Vermischung mit dem Erbgut des Geschlechtspartners nicht aussortiert wird. Nachwuchs, der das ERV abgekriegt hat, trägt es dann in jeder seiner Zellen, und vererbt es seinerseits weiter.

Die ERV im menschlichen Genom gehen in die Hunderttausende. Die Berliner Zeitung schreibt 2001:

Etwa siebenhunderttausend Hervs hat das Humangenomprojekt bislang identifiziert. Sie besetzen acht Prozent der gesamten Erbsubstanz

Bei Carl Zimmer steht 2006:

Scientists have identified 98,000 of these viruses, along with about 150,000 fragments of defunct viruses.

Es kommt offenbar darauf an, wie man zählt, aber in jedem Fall sind es wüst viele. Bei Wikipedia steht, dass Transposons rund 45 % des menschlichen Genoms ausmachen und vermutlich von Retroviren herrühren.

Ein ERV besteht mindestens aus den Genen gag (gruppenspezifisches Antigen), pol (enzymatische Aktivitäten) und env (Hülle) sowie zwei LTRs (Long Terminal Repeat) links und rechts als Begrenzung. Diese vereinfachte Beschreibung gilt sowohl für die RNA des Viruspartikels als auch für das Provirus in der Wirts-RNA.

Aber nicht alle Retroviren sind gleich aufgebaut, sondern sie sind im Gegenteil sehr vielfältig. Näheres findet man bei Wikipedia oder in der Doktorarbeit von Silvia Hahn.

Der einfache Beweis

Den Abstammungsbeweis mittels endogener Retroviren habe ich auf Deutsch nur bei evo.blogg.de gefunden. Auf Englisch gibt ihn zum Beispiel von Carl Zimmer, von Michael Specter und natürlich von ERV = Abbie Smith.

Die Einfügestelle eines ERV in die DNA ist weitgehend zufällig. Es gibt Retroviren, die aktive Gene oder ruhige Zonen bevorzugen, und es gibt Hot Spots für SINEs, und zudem muss man überlegen, welche von den ursprünglichen Einfügestellen nach Jahrmillionen natürlicher Selektion noch übrig sind. Aber angesichts der 3 Milliarden Basenpaare sind zwei identische Einfügestellen höchst unwahrscheinlich, vielleicht vergleichbar mit identischen Fingerabdrücken.

Wenn man also bei zwei Individuen an derselben Stelle im Genom ein ERV findet, und es auch noch vom gleichen Typ ist, kann man sich ziemlich sicher sein, dass die beiden einen gemeinsamen Vorfahren haben, der von diesem ERV befallen wurde.

In Identification, characterization and comparative genomics of chimpanzee endogenous retroviruses (auch als PDF) werden 425 ERV-Einfügestellen beim Schimpansen untersucht, von denen 41 keine Entsprechung beim Menschen haben. Also sind 425-41=384 der untersuchten Einfügestellen sowohl beim Menschen als auch beim Schimpansen mit dem Provirus besetzt. Bei 12 kann man noch Überreste eines ERV beim Menschen finden, die übrigen 29 werden als neue Einfügungen beim Schimpansen gezählt.

In einer Fortsetzung werde ich auf Einwände gegen diese Beweisführung eingehen und weitere Argumente vortragen.

Ergänzung vom 10.4.2011:

Meine Serie über endogene Retroviren besteht aus diesen Teilen:

  1. Evolutionsbeweis durch endogene Retroviren
    Einführung und der „einfache Beweis“
  2. Evolutionsbeweis durch ERV – Einwand 1
    „ERV sind nicht funktionslos“
  3. Einwände 2 und 3
    „ERV sind ursprüngliche Bestandteile des Genoms“,
    „Der große Designer hat ERVs als gutartige Verteilungsmechanismen erschaffen, die dann degeneriert sind“
  4. Einwände 4 und 5
    „Die Einfügestellen sind nicht zufällig“,
    „Von über 100.000 HERV-Loci sind nur 7 beim Schimpansen ortholog“
  5. Verfeinerte Methoden und Einwand 6
    Verschiedene Methoden, Stammbäume zu konstruieren,
    „Die aus ERV ermittelten Stammbäume sind inkonsistent“
  6. Zusammenfassung und Linkliste
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6 Antworten zu Evolutionsbeweis durch endogene Retroviren

  1. Pingback: Evolutionsbeweis durch ERV – Einwand 1 | kěrěng

  2. Pingback: Evolutionsbeweis durch ERV – Einwände 2 und 3 | kěrěng

  3. Pingback: Evolutionsbeweis durch ERV – Einwände 4 und 5 | kěrěng

  4. Pingback: Evolutionsbeweis durch ERV – verfeinerte Methoden und Einwand 6 | kěrěng

  5. Pingback: Evolutionsbeweis durch ERV – Zusammenfassung und Linkliste | kěrěng

  6. Pingback: 2009 | kěrěng

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