Próba cebuli

Test cebuli jest sposobem oceny słuszności argumentu przemawiającego za funkcjonalną rolą niekodującego DNA , czasami nazywanego „śmieciowym DNA”. Odnosi się to do paradoksu, który pojawiłby się, gdyby założyć, że większość eukariotycznego niekodującego DNA jest funkcjonalna, oraz trudności w pogodzeniu tego założenia z różnorodnością rozmiarów genomów między gatunkami. Termin „test cebuli” został pierwotnie zaproponowany nieformalnie w poście na blogu przez T. Ryana Gregory'ego, aby pomóc wyjaśnić debatę na temat śmieciowego DNA . Termin został wymieniony w gazetach i mediach internetowych, artykułach z czasopism naukowych i podręczniku. Test jest zdefiniowany jako:

Test cebuli to prosta weryfikacja rzeczywistości dla każdego, kto myśli, że wymyślił uniwersalną funkcję dla śmieciowego DNA. Niezależnie od proponowanej funkcji zadaj sobie następujące pytanie: Czy mogę wyjaśnić, dlaczego cebula potrzebuje około pięć razy więcej niekodującego DNA do tej funkcji niż człowiek?

Cebule i ich krewni różnią się znacznie pod względem wielkości genomu, bez zmiany ich ploidalności, co daje wyjątkowo cenne okno na śmieciowe DNA ekspansji genomowej. Ponieważ cebula ( Allium cepa ) jest organizmem diploidalnym o genomie haploidalnym o wielkości 15,9 Gb, ma 4,9 razy więcej DNA niż ludzki genom (3,2 Gb). Inne gatunki z rodzaju Allium znacznie różnią się zawartością DNA bez zmiany ploidalności . Allium schoenoprasum ( szczypiorek ) na przykład ma genom haploidalny o wielkości 7,5 Gb, mniej niż połowę tego, co cebula, jednak Allium ursinum (niedźwiedzi czosnek) ma genom haploidalny o wielkości 30,9 Gb, prawie dwukrotnie (1,94x) większy niż cebula i ponad czterokrotnie (4,1 x) ze szczypiorku. Ta ekstremalna zmienność wielkości między blisko spokrewnionymi gatunkami z rodzaju Allium jest również częścią uzasadnienia rozszerzonego testu cebuli, zgodnie z pierwotną definicją:

Ponadto, jeśli myślisz, że być może cebula jest w jakiś sposób wyjątkowa, weź pod uwagę, że członkowie rodzaju Allium mają wielkość genomu od 7 pg do 31,5 pg. Dlaczego więc A. altyncolicum może zadowolić się jedną piątą regulacji, utrzymania struktury, ochrony przed mutagenami lub [wstawić preferowaną funkcję uniwersalną] jak A. ursinum ?

Paradoks wartości C

Niektórzy badacze twierdzą, że test cebuli jest powiązany z szerszymi zagadnieniami obejmującymi paradoks wartości C i jest ważny tylko wtedy, gdy można uzasadnić przypuszczenie, że rozmiar genomu nie ma wpływu na fizjologię organizmu. Według Larry'ego Morana test cebuli nie jest argumentem za śmieciowym DNA, ale podejściem do oceny możliwych wyjaśnień funkcjonalnych niekodującego DNA. Według niego pyta, dlaczego gatunki czosnku potrzebują o wiele więcej tej proponowanej funkcji niż ludzie i dlaczego o wiele więcej (lub mniej) niż inne blisko spokrewnione gatunki czosnku i nie odnosi się do różnic w wielkości genomu ( wartość C ) wśród samych organizmów.

Odpowiedzi

Według Jonathana McLatchiego test cebulowy jest ważny tylko wtedy, gdy można uzasadnić przypuszczenie, że rozmiar genomu nie ma wpływu na fizjologię organizmu. Długie sekwencje powtarzalnego DNA mogą być bardzo istotne dla organizmu i mogą przyczyniać się do opóźnień transkrypcji i mechanizmów synchronizacji rozwojowej organizmu. Ponadto argumentuje, że istnieje pozytywna korelacja między rozmiarem genomu a objętością komórek jednokomórkowych eukariontów, takich jak rośliny i pierwotniaki , a zatem większa ilość DNA zapewnia selektywną przewagę przyczyniając się do budowy szkieletu i objętości jądra tych komórek. Larry Moran, do którego właściwie adresowano post McLatchiego, obszernie odpowiedział:

[test cebuli jest] zaprojektowany jako eksperyment myślowy w celu sprawdzenia hipotezy dotyczącej możliwej funkcji dużych ilości niekodującego DNA. Jeśli uważasz, że masz wyjaśnienie, dlaczego większość ludzkiego genomu ma jakąś funkcję, powinieneś wyjaśnić, w jaki sposób odpowiada to za genomy cebuli. Ryan Gregory wiedział, że większość tak zwanych wyjaśnień wygląda bardzo głupio, gdy próbuje się je wykorzystać do wyjaśnienia wielkości genomu gatunków cebuli.

Ewan Birney (wówczas szef projektu ENCODE) różnicę jako produkt poliploidalności [ , a zatem nieistotną dla dyskusji o ludziach.

(re: cebula itp.); poliploidalność i pozwalanie twoim powtórzeniom „szaleć” (kiedyś złe piRNA) oznacza, że ​​twój genom może być bardzo duży

Podobne twierdzenia wysunął John Mattick w artykule broniącym projektu ENCODE przed argumentami kwestionującymi główne ustalenia projektu:

Inny merytoryczny argument dotyczący tej kwestii, przywołany w cytatach poprzedzających Graur i in. artykuł, a dokładniej omówiony przez Doolittle, to tak zwana „zagadka wartości C”, która odnosi się do faktu, że niektóre organizmy (takie jak niektóre ameby, cebule, niektóre stawonogi i płazy) mają znacznie więcej DNA na komórkę niż ludzie , ale prawdopodobnie nie może być bardziej złożony pod względem rozwojowym lub poznawczym, co sugeruje, że genomy eukariotyczne mogą przenosić różne ilości niepotrzebnego bagażu i faktycznie to robią. Być może tak jest, ale zakres takiego bagażu u ludzi jest nieznany. Jednak tam, gdzie dostępne są dane, te wyjątki w górę wydają się wynikać raczej z poliploidalności i / lub zmiennych ładunków transpozonów (o niepewnym znaczeniu biologicznym), niż z bezwzględnego wzrostu złożoności genetycznej. Co więcej, istnieje zasadniczo spójny wzrost ilości niekodującego białek międzygenowego i intronowego DNA ze złożonością rozwojową, związek, który niczego nie dowodzi, ale sugeruje związek, który można sfałszować jedynie przez wyjątki w dół, o których nie ma żadnych znanych .

Freelinga i in. zaproponował hipotezę równowagi genomu, która prawdopodobnie odpowiada za paradoks wartości C i przechodzi test cebuli.