Je leest:

Alice in Wonderland: co-evolutie mens, dier en microbe

Alice in Wonderland: co-evolutie mens, dier en microbe

Auteur: | 30 september 2018
iStockphoto

Ziekteverwekkers zoals virussen, bacteriën, schimmels en wormen, kunnen veel sneller evolueren dan de mens. Toch zijn er nu met 7 miljard meer mensen dan ooit tevoren. Hoewel de individuele mens ten prooi kan vallen aan microben, kan de totale menselijke populatie infecties en een epidemie met succes doorstaan, en er veranderd of versterkt uitkomen.

Wanneer veranderingen in de ene biologische soort genetische veranderingen beïnvloeden in een andere soort en omgekeerd, spreken we van co-evolutie. Een bekend voorbeeld is malaria, een levensgevaarlijke koortsende ziekte, veroorzaakt door een parasiet die door muggen op de mens wordt overgebracht. Sommige mensen met bepaalde gen-varianten zijn beter beschermd tegen malaria dan andere groepen mensen.

De mens en de parasiet stimuleren over en weer genetische variaties die overleving van nageslacht bevorderen van zowel de gastheer als de ziekteverwekker. Het krijgen van net iets meer nageslacht dan soortgenoten is in de evolutie cruciaal. Het gaat dan om afstammelingen die zelf ook vruchtbaar zijn en de daaropvolgende generaties maken. Dit wordt ‘reproductief succes’ genoemd, ofwel ‘fitness’.

Co-evolutie en veroudering

Ons huidige genenpakket en dus ons lichaam zijn nog aangepast aan de prehistorische natuurlijke omgeving van de jager-verzamelaar in Afrika. Deze evolutionaire erfenis heeft ons lichaam vele beperkingen meegegeven, omdat biologische eigenschappen vaak een uitruil zijn: de onhandige blinde vlek in ons oog is een bijproduct van een evolutionair ontwikkelingspad en onze lust tot vet- en suikergebruik was in de prehistorische omgeving niet ziekmakend maar eerder voordelig om perioden van tekorten te doorstaan.

Maar hoe zit het dan met veroudering? Biedt dat evolutionaire voordelen? Medici en onderzoekers beschouwen veroudering over het algemeen als een bijproduct van de eigenschappen die dieren en mensen nodig hebben om te overleven tijdens hun voorplantingsperiode.

Bij veroudering gaat het niet enkel om de laatste periode van het leven, maar het moet juist gezien worden als onderdeel van de complete levensloop. Al in de baarmoeder bepalen positieve en negatieve invloeden mede de kans op een gezond en lang leven. Studies naar kinderen geboren in de Nederlandse hongerwinter van 1944 zijn daarom internationaal befaamd.

Sommige parasieten lijken onze afweer juist beter te maken.

Co-evolutie met microben

Dodelijke infecties vormen een heel sterke selectieve kracht. In Wonderland zegt de Rode Koningin tegen Alice: ‘Je moet zo hard lopen als je kunt om op dezelfde plek te blijven’. Deze beeldspraak wordt veel gebruikt voor de wapenwedloop tussen ziekmakende microben en de mens of een andere biologische soort. Zo verloren in Europa in de middeleeuwen zo’n 75-200 miljoen mensen (30-60 procent van de bevolking) het leven door de pestbacterie. Wij stammen dus af van de mensen die deze epidemie doorstonden.

De rode koningin-hypothese: een soort moet voortdurend evolueren om zijn ecologische niche te behouden. Of zoals de Rode Koningin tegen Alice in Wonderland zegt: Je moet zo hard lopen als je kunt om op dezelfde plek te blijven.
Imageselect, Wassenaar

Voordat vaccinatie en sterke verbeteringen in de hygiëne werden doorgevoerd, haalde slechts de helft van de kinderen de leeftijd van 5 jaar. Dat is in de huidige tijd nauwelijks meer voor te stellen. Hopelijk zal er geen toename in de kindersterfte nodig zijn, om het publieke vertrouwen in vaccinatieprogramma’s in stand te houden.

Co-evolutie van mens en microbe wordt niet enkel gedreven door levensbedreigende infecties. Het mazelenvirus kan bijvoorbeeld, zonder dat het leven van de gastheer in gevaar komt, onvruchtbaarheid veroorzaken. Daarnaast zijn er veel mildere interacties, zoals die tussen onszelf en de circa 1000 bacteriesoorten van het microbioom in de darm. Sommigen noemen het microbioom zelfs een nieuw orgaan van ons lichaam, omdat het zoveel invloed heeft op de normale lichaamsprocessen. Op een vergelijkbare manier is onze gezondheid gebaat bij de bacteriën die leven op onze huid, in de longen en vele andere locaties. Co-evolutie treedt niet enkel op tussen twee soorten, maar ook tussen meerdere soorten tegelijk, zoals in het darmmicrobioom.

Wint de snelste?

Ziekteverwekkers zoals virussen, bacteriën, schimmels en wormen, kunnen veel sneller evolueren dan de mens. Hun generatietijd is soms niet meer dan een paar uur of een paar dagen. Daar zal de mens met een generatietijd van 15-25 jaar het uiteindelijk toch tegen moeten afleggen. Toch zijn er nu met 7 miljard meer mensen dan ooit tevoren. Dit ondanks een voortdurend bombardement met ziekteverwekkers, waaronder nieuwe virussen (hiv, zika, sars) en oude vijanden die grote aantallen slachtoffers blijven maken (tuberculose, influenza, malaria).

Klaarblijkelijk is ons afweersysteem uitstekend in staat om ziekteverwekkers af te weren, tegenwoordig met hulp van vaccinaties, verbeterde hygiëne en als het nodig is door antibiotica. Hoewel de individuele mens ten prooi kan vallen aan microben, kan de totale menselijke populatie infecties en een epidemie met succes doorstaan, en er veranderd of versterkt uitkomen.

De komst van nieuwe ziekteverwekkers blijft echter zeer gevaarlijk voor het individu. Moderne ontwikkelingen zoals massaal vliegverkeer bespoedigen razendsnelle verspreiding van ziekteverwekkers over de wereld. Anderszins ondersteunt digitale communicatie de zeer effectieve surveillance en preventie door onder meer de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) samen met nationale instanties zoals het RIVM en de universiteiten, waardoor uitbraken weer snel onder controle kunnen zijn.

Hoewel een infectie met een ziekteverwekker meestal slecht nieuws is, is dat voor sommige microben minder eenduidig. De bacterie Helicobacter pylori, veroorzaakt bijvoorbeeld in sommige mensen een maagzweer, maar de helft van de mensheid draagt deze bacterie zonder problemen met zich mee. Het is zelfs mogelijk dat de tienduizenden jaren van co-evolutie tussen mens en H. pylori het risico op allergie hebben verlaagd.

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Hoe duurzaam is pulsvissen?

Cultuurwetenschappen
Een nieuw begin?

Neurowetenschappen
Slapend een taal leren? Droom lekker verder

En vergelijkbaar lijken parasitaire darmwormen, tot voor kort in Nederland zeer gebruikelijk, Afrikaanse kinderen te beschermen tegen allergie. Dit zijn mooie voorbeelden uit de populaire hygiënehypothese, die stelt dat het afweersysteem door toegenomen hygiëne te weinig blootgesteld worden aan ziekteverwekkers. Hierdoor slaat het ‘op hol’, wat mogelijk de toename aan allergie en astma zou verklaren.

Antibiotica: evolutionary medicine

Hoewel antibiotica sinds hun eerste toepassing in de Tweede Wereldoorlog een positieve gezondheidsrevolutie bewerkstelligen, is er ook een belangrijke keerzijde. Door overmatig en verkeerd gebruik, bij patiënten maar ook in bijvoorbeeld de dierhouderij, zien we evolutie onder onze ogen gebeuren: ziekteverwekkers worden resistent tegen meerdere antibiotica. Dat dit levensgevaarlijk is voor mensen met een infectieziekte die niet meer gevoelig is voor antibiotica, blijkt uit het opduiken van bijvoorbeeld de multiresistente bacterie Staphylococcus aureus (MRSA) in Nederlandse ziekenhuizen.

De ontwikkeling van antibioticaresistentie is een duidelijk voorbeeld van het belang van evolutie voor artsen en onderzoekers. Om die reden is er een nieuw internationaal veld van onderwijs en onderzoek dat evolutionary medicine wordt genoemd. Ook op Nederlandse universiteiten is dit veld in actieve ontwikkeling. Als we kunnen doorgronden hoe evolutie en co-evolutie onze kwetsbaarheid voor ziekten over miljoenen jaren vorm heeft gegeven, stimuleert dat innovatie van preventietherapie.

Zo kan de ontwikkeling van kankercellen en resistentie tegen cytostatica (chemotherapie) worden begrepen op basis van evolutionaire principes. En lijkt antibioticaresistentie in ziekenhuizen effectiever bestreden te worden door verschillende antibiotica aan verschillende mensen te geven, dan door aan één persoon de antibiotica over maanden te variëren. Daarmee levert het vakgebied van de evolutionary medicine dus een positieve bijdrage aan overleving, en aan meer gezonde jaren in het leven.

Mythe en (mis)verstand

‘Survival of the fittest’

Misverstand: Met de uitspraak en soundbite ‘Survival of the fittest’ vatte evolutiebioloog Charles Darwin zijn theorie kernachtig samen. Het was echter niet Darwin maar Herbert Spencer die deze term voor het eerst bezigde. Spencer stond een harde vorm van sociaal Darwinisme voor, waarbij hij biologische begrippen uit de evolutie gebruikte ten nadele van armen en laagopgeleiden.

De term fitness roept associaties op met begrippen als: sterk, krachtig, goed passend, gespierd, aantrekkelijk en misschien ook met zweterige sportscholen om zulke doelen na te streven. Maar in de evolutieleer betekent fitness letterlijk en enkel: reproductief succes, het verkrijgen van vruchtbare nakomelingen. Daar zijn vele strategieën voor, die lang niet alle met kracht, schoonheid, agressie of ‘passendheid’ te maken hebben.

Grootmoeder-hypothese. Terwijl mannen tot op hoge leeftijd kinderen kunnen verwekken, worden vrouwen rond hun vijftigste onvruchtbaar. Is dat gewoon een kwestie van veroudering, of is er een andere evolutionaire rol voor oma weggelegd die haar hoge leeftijd verklaart? Een oudere vrouw die al kinderen heeft, verspreidt haar genen misschien beter als ze aandacht aan haar klein kinderen besteedt door extra voedsel te geven of het kroost in de gaten houden.

Canstockphoto

Evolutie heeft een schitterend doel voor ogen

Mythe: ‘Evolutie heeft een doel voor ogen, en als evolutie zich ongeremd kan voltrekken zullen wij als mensen intelligent, aantrekkelijk, ziektevrij, en gezond zeer oud worden’. Helaas, ‘Evolution has no eye to the future’. Natuurlijke selectie werkt op de organismen en de genen in hun DNA zoals die zich aandienen. Bovendien verandert natuurlijke selectie mee met de veranderende omgeving. Zo kan klimaatverandering de verspreiding van ziekteverwekkers stimuleren.

Mythe: ‘Evolutie van de mens is een fenomeen uit de historie, maar nu ligt onze blauwdruk en handleiding vast’. Nee, de mensheid ondergaat nog wel degelijk natuurlijke selectie. En de huidige natuurlijke selectie kunnen we zelfs onder onze ogen zien gebeuren. In landen zoals bijvoorbeeld Brazilië ligt het percentage van geboortes met een keizersnede boven de 30 procent. Men speculeert nu dat de selectiedruk op de grootte van het moederbekken en het babyhoofdje sterk vermindert: zal dit leiden tot smallere bekkens en grotere hoofdjes? En zeer recent onderzoek laat zien dat het nomadische volk de Bajau dat op zee leeft in Azië, een grotere milt heeft die ze in staat stelt langer en dieper onder water te blijven.

Mythe: ‘Na de reproductieve leeftijd treedt er geen selectie meer op, want dan is het aantal nakomelingen (reproductieve succes=fitness) al bepaald’. Inderdaad zal de selectiedruk sterk afnemen. Maar voorgaande generaties kunnen het reproductieve succes van hun kinderen en kleinkinderen vergroten door de zorg te ondersteunen. Dit wordt wel de grootmoeder-hypothese genoemd, een vorm van verwantenselectie.

Lees het volgende artikel van het thema ‘Ons afweersysteem’

Recept voor gezond ouder worden

Mieke Boots
Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 september 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.