La scienza ha compiuto enormi progressi e risultati in genetica dall'inizio del 21 ° secolo. Gli scienziati hanno sequenziato e mappato gli interi genomi di oltre 2800 organismi / specie, compreso l'uomo, e il conteggio è attivo. [1]

La teoria della macroevoluzione dell'evoluzione ci dice che gli esseri umani, così come altre forme di vita multicellulari, si sono evoluti da organismi unicellulari primitivi che cadono sotto il regno dei procarioti o anche più primitivi. [2] I procarioti sono organismi unicellulari che non hanno un vero nucleo poiché il loro genoma non è contenuto all'interno di una membrana né distinto dal resto della cellula. Sono le prime e primitive forme di vita trovate sulla terra. [3] C'è una possibilità che questa evoluzione abbia avuto luogo da una semplice cellula singola a un essere umano durante l'era dell'universo?

Il genoma umano [4] contiene circa 3 miliardi di coppie di basi nucleotidiche chimiche (A, C, T e G). [5] Circa 34 milioni di basi nucleotidiche del genoma umano codificano per la produzione di proteine ​​che sono vitali per tutti i processi viventi. [6] Questi 34 milioni di nucleotidi sono chiamati geni. Le proteine ​​sono costituite da amminoacidi. Ogni amminoacido è codificato da un codone e ogni codone è composto da 3 nucleotidi.

Puoi pensare ai nucleotidi come alfabeti di un pool di 4 lettere e ai codoni come parole di 3 lettere.

La sequenza di questi nucleotidi all'interno dei geni è ciò che definisce le caratteristiche e le funzioni di un organismo vivente e la sua natura; sarà un batterio, una pianta, una mosca, un pesce o un essere umano. La sequenza di questa codifica nei geni umani, così come in altri organismi, è così sofisticata, precisa e ben organizzata che è paragonabile alla sequenza di alfabeti in una poesia di Shakespeare, in un romanzo, in una tesi, in un programma per computer o in un enciclopedia di 2 milioni di parole (o 2 volumi).

Secondo la macroevoluzione, questa precisa sequenza, codifica, è nata da mutazioni casuali [7] e dalla selezione naturale.

Massime mutazioni possibili durante l'età dell'universo

Cercheremo di scoprire qui il numero massimo di mutazioni che possono verificarsi durante l'età dell'universo sulla base di ipotesi che favoriscono l'evoluzione.

Il numero massimo di mutazioni che un genoma umano può subire durante il suo corso evolutivo da singola cellula a essere umano è di 3 miliardi di mutazioni per generazione, poiché si tratta della dimensione massima raggiunta dal genoma dei mammiferi. Questo è un presupposto estremo a favore dell'evoluzione. In realtà, il tasso di mutazione varia approssimativamente tra 0,003 e 350 mutazioni per genoma per generazione. [8]

Il tempo di generazione più breve riportato fino ad oggi è la generazione di Pseudomonas natriegens, un batterio marino con un tempo di generazione di 9,8 minuti. [9] Tuttavia, andando ancora una volta al massimo a favore dell'evoluzione, possiamo presumere di ricevere una nuova generazione ogni secondo. Pertanto, durante l'età dell'universo, [10] che è di circa 15 miliardi di anni, [11] il numero massimo di generazioni che può essere raggiunto è:

Età dell'universo in anni × Giorni all'anno × Secondi al giorno

15 miliardi × 365 × 86400

che equivale a meno di 1018 generazioni (1 con 18 zeri dopo).

L'ultima informazione necessaria per calcolare il numero massimo di mutazioni possibili è la popolazione di questi organismi unicellulari. Per questo assumeremo un numero molto elevato che non lascia posto ad altro; il numero di atomi nell'universo osservabile che è di circa 1082. [12]

Pertanto, sulla base di risultati precedenti e generose ipotesi, il numero massimo di mutazioni che possono verificarsi nell'intero universo e durante la sua età è:

Mutazioni per generazione × Generazioni durante l'età dell'universo × Popolazione

3 miliardi × 1018 × 1082

che equivale a meno di 10110 mutazioni (1 con 110 zeri dopo).

Numero di mutazioni casuali richieste per l'evoluzione in un essere umano

I geni del genoma umano sono costituiti da circa 34 milioni di nucleotidi. [13]

Il più grande genoma di organismi unicellulari semplici, i procarioti, è di circa 13 milioni di nucleotidi. [14]

Quindi, c'è una differenza di almeno 21 milioni di nucleotidi tra organismi procarioti e umani. E affinché una singola cellula si evolva in un essere umano, il processo evolutivo deve mutare - che può includere l'inserimento - almeno 21 milioni di nucleotidi con la base nucleotidica corretta e nella sequenza corretta.

Nei geni, ogni amminoacido - l'elemento costitutivo delle proteine ​​che sono vitali per tutti i processi viventi - è codificato da 3 nucleotidi, che è chiamato codone. 21 milioni di nucleotidi significano 7 milioni di codoni.

Le mutazioni casuali hanno uno dei tre effetti: neutro, dannoso (dannoso) o benefico. Solo mutazioni benefiche possono contribuire al processo evolutivo.

Negli organismi viventi, ci sono 20 diversi amminoacidi e un codice di arresto, [15] quindi, il totale è 21. [16] Qualsiasi mutazione porterà a uno di questi 20 amminoacidi o al codice di arresto. [17]

Pertanto, ogni mutazione che cade all'interno dei geni, la regione codificante del genoma, [18] ha una probabilità di circa 1/21 di non alterare l'amminoacido (cioè codificare per lo stesso amminoacido) e quindi essere una mutazione neutra, e un probabilità di circa 20/21 di alterare l'aminoacido. [19] Il 70% di queste 20/21 mutazioni sono mutazioni deleterie (dannose). [20] Tuttavia, per il bene dell'evoluzione, assumeremo che tutte le mutazioni che alterano gli amminoacidi siano mutazioni benefiche. Pertanto, ogni mutazione ha una probabilità di circa 20/21 di essere benefica. [21]

Pertanto, la probabilità che 7 milioni di codoni mutino casualmente con mutazioni benefiche è:

Possibilità di mutazione per essere vantaggioso per la potenza del Numero di codoni

20/21 alla potenza di 7 milioni

che è uguale a 1 a più di 10100.000 (1 con 100.000 zeri dopo). [22]

La selezione naturale potrebbe aver aumentato le possibilità di mutazioni nel nostro scenario? Mai, poiché ciò che fondamentalmente fa la selezione naturale è sostenere lignaggi con mutazioni benefiche o neutre ed eliminare lignaggi con mutazioni dannose. La selezione naturale non impedisce che mutazioni benefiche vengano mutate nuovamente. Inoltre, nel nostro scenario, abbiamo già ipotizzato che tutte le mutazioni siano neutre o benefiche e abbiamo escluso mutazioni dannose. Pertanto, la selezione naturale non può fare di meglio in questo scenario.

Conclusione

Pertanto, abbiamo bisogno di più di 10100.000 (1 con 100.000 zeri dopo) mutazioni casuali affinché si verifichino in modo che un semplice organismo unicellulare possa evolversi in un essere umano, mentre possiamo ottenere solo meno di 10110 (1 con 110 zeri dopo di esso) mutazioni durante l'età dell'universo, anche quando l'intero universo è uno stadio per questo processo evolutivo.

Tutti questi calcoli si sono basati su geni umani - che costituiscono meno del 2% del genoma - senza prendere in considerazione la regione spazzatura che consuma circa il 98% del genoma umano, che si è rivelata non più spazzatura. Il consorzio del progetto ENCODE è stato in grado di assegnare funzioni biochimiche all'80% del genoma umano e ha scoperto che circa il 20% di esso regola i geni. I risultati del progetto quinquennale ENCODE sono stati pubblicati nel 2012 nelle riviste Nature, Science, Genome Biology e Genome Research. [23] I 442 ricercatori del consorzio ENCODE, situati in 32 istituti in tutto il mondo, hanno utilizzato 300 anni di tempo al computer e cinque anni in laboratorio per ottenere i loro risultati.

Spero che questo studio sia stato utile per far luce su questo argomento cruciale.