211service.com
Fris inzicht in evolutie
Het is een prikkelende gedachte die door X-Men geïnspireerde dagdromen waardig is: evolueren sommigen van ons, ten goede of ten kwade, sneller dan anderen? Groeiend bewijs suggereert dat de snelheid van genetische recombinatie - een van de drijvende krachten van de menselijke evolutie - sterk varieert tussen individuen. Twee nieuwe onderzoeken werpen meer licht op de innerlijke werking van dit proces van genenverschuiving, waarbij de verschillen worden benadrukt in de manier waarop mannen en vrouwen het DNA herschikken dat ze aan hun kinderen doorgeven. De bevindingen kunnen wetenschappers helpen stoornissen zoals een miskraam en het syndroom van Down te begrijpen, die verband houden met fouten in recombinatie.
Genetische recombinatie: Wanneer cellen zich delen om eieren en sperma te produceren, een proces dat meiose wordt genoemd, paren overeenkomstige maternale en vaderlijke chromosomen en wisselen kleine stukjes DNA uit. (Gepaarde chromosomen zijn hierboven afgebeeld.) Dit zorgt voor een constante bron van genetische diversiteit, die evolutie stimuleert.
Tijdens recombinatie worden overeenkomstige maternale en vaderlijke chromosomen uitgelijnd binnen cellen en wisselen stukjes DNA uit. Deze cellen ontwikkelen zich uiteindelijk tot sperma en eieren, waardoor toekomstige nakomelingen een andere configuratie van genen krijgen dan hun ouders. Recombinatie vormt een van de krachtigste middelen waarmee nieuwe combinaties van genetische varianten in het genoom worden gegenereerd, zegt Kari Stefansson , chief executive officer van deCODE Genetics, in IJsland, en senior auteur van een van de onderzoeken.
Eerder onderzoek toont aan dat recombinatie vaak gelokaliseerd is op specifieke plekken op het genoom, de zogenaamde hotspots. De genomen van sommige mensen ondergaan deze ruil meer dan die van andere mensen, met ogenschijnlijk ingrijpende gevolgen. In 2005 ontdekte Stefanssons groep bij deCODE dat vrouwen met hogere recombinatiepercentages meer kinderen kregen, wat suggereert dat evolutie heeft gekozen voor moleculaire mechanismen die diversiteit creëren.
Wetenschappers bestuderen recombinatie door genetische variatie bij ouders en hun kinderen te vergelijken. Nieuwe technieken om enorme aantallen genetische variaties te analyseren, die vaak worden gebruikt om genen die verband houden met ziekte te identificeren, maken nu een meer gedetailleerde analyse van recombinatie mogelijk dan ooit tevoren. (Zie genen voor verschillende veelvoorkomende ziekten gevonden.) In een dergelijke studie, donderdag gepubliceerd in de online versie van het tijdschrift: Wetenschap , hebben onderzoekers van de Universiteit van Chicago een kaart met hoge resolutie van recombinatie-hotspots gegenereerd door het DNA van 725 mensen te analyseren. De vrijwilligers kwamen uit 82 families van Hutterites, een genetisch vergelijkbare groep Europese immigranten die zich in de 19e eeuw in de Dakota's vestigden.
Met die kaart konden onderzoekers analyseren hoe specifieke hotspots varieerden tussen mannen en vrouwen, en ouders en kinderen. Sommige mensen gebruiken sommige hotspots meer dan andere, zegt Graham Coop , een onderzoeker aan de Universiteit van Chicago die het werk leidde. Coop en zijn medewerkers ontdekten ook dat mannen en vrouwen verschillende recombinatiesnelheden hadden en de neiging hadden om verschillende hotspots voor recombinatie te gebruiken. Bovendien leek dat patroon van hotspotgebruik te worden geërfd. Dat suggereert verschillen in recombinatiemachines tussen individuen, zegt Coop. Uiteindelijk hoopt hij de genen te identificeren die recombinatie controleren.
Stefansson en zijn collega's doen precies dat in een tweede onderzoek, ook gepubliceerd op donderdag in Wetenschap . De onderzoekers scanden de genomen van 20.000 mensen op specifieke genetische variaties die verband houden met de recombinatiesnelheid. Ze identificeerden twee variaties binnen een gen dat bekend staat als RNF212, die samen respectievelijk 22 procent en 6,5 procent van de vaderlijke en maternale variatie voor hun rekening namen. Er is weinig bekend over de functie van het gen.
Verrassend genoeg hadden deze variaties tegenovergestelde effecten bij mannen en vrouwen: de mutatie die de recombinatie bij vrouwen verhoogde, deed het tegenovergestelde bij mannen en vice versa. De bevindingen suggereren een evolutionair mechanisme om de genetische diversiteit onder controle te houden. Het is belangrijk om de diversiteit te vergroten, maar als het niet wordt gecontroleerd, leidt dit waarschijnlijk tot instabiliteit in het genoom die gevaarlijk kan zijn, zegt Stefansson. Als je dezelfde sequentievariant hebt die recombinatie in de ene richting bij mannen en in de andere richting bij vrouwen beïnvloedt, heb je een mechanisme samengesteld om de recombinatiesnelheden binnen bepaalde grenzen te houden.
Beide studies werpen licht op de fundamentele onderbouwing van de menselijke evolutie, die uiteindelijk van invloed kan zijn op de menselijke gezondheid. Een abnormale recombinatie kan bijvoorbeeld leiden tot een miskraam. Oudere vrouwen, die een hoger percentage miskramen hebben, hebben de neiging om kinderen te krijgen van wie het genomen bewijs vertoont van een hoger recombinatiepercentage. Een beter begrip van de mechanismen die aan deze observatie ten grondslag liggen, zou uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe vruchtbaarheidsbehandelingen.