Iedereen kent de kruising tussen een paard en een ezel, waarbij een onvruchtbaar muildier of muilezel ontstaat. Waarom is deze kruising niet succesvol? Dat komt doordat het paard en de ezel verschillende soorten zijn. Bij fruitvliegjes werkt dat net zo. Zo’n honderd jaar geleden ontdekten wetenschappers al dat een kruising tussen een mannetje van de soort Drosophila melanogaster en een vrouwtje van de soort Drosophila simulans geen succes was. De mannelijke nakomelingen overleven, maar er worden nooit levensvatbare vrouwtjes geboren.

Paard of ezel? Dit muildier is een kruising tussen een paardenmerrie en een ezelhengst. Vaak zijn nakomelingen uit zo’n kruising onvruchtbaar. Op die manier voorkomt de natuur dat verschillende soorten succesvol met elkaar gaan kruisen.

Wikimedia Commons via Sogospelman by CC BY 2.5

Wikimedia Commons via Sogospelman by CC BY 2.5

Plakkerig X-chromosoom

De natuur kent allerlei trucjes om te voorkomen dat verschillende soorten samen vruchtbare nakomelingen krijgen. Welk element er in fruitvliegjes voor zorgt dat vrouwtjes niet overleven en hoe dat precies gebeurt, was tot nu toe niet bekend. De Amerikaanse biologen Patrick Ferree en Daniel Barbash hebben de kruising tussen de twee soorten fruitvliegjes nu in detail bekeken. De vrouwelijke embryo’s sterven in een zeer vroeg stadium in de ontwikkeling, tijdens de eerste celdelingen. En dat is de schuld van een stuk DNA op het X-chromosoom van het Drosophila melanogaster mannetje.

Paring tussen een mannetje en een vrouwtje van de soort Drosophila melanogaster. Als een mannetje van deze soort kruist met een Drosophila simulans vrouwtje grijpt de natuur in. Er worden geen levensvatbare vrouwelijke nakomelingen geboren.

Wikimedia Commons by Sarefo via CC BY 2.5

Wikimedia Commons by Sarefo via CC BY 2.5

Hoe zit dat precies in elkaar? Tijdens de eerste celdelingen (mitose) worden chromosomenparen uit elkaar getrokken. Het DNA van het mannelijke X-chromosoom wordt ‘plakkerig’ en dat chromosoom gaat daardoor niet goed uit elkaar. Dit betekent gelijk het einde voor het embryo. Ferree en Barbash weten ook waarom het stuk DNA van de mannelijke Drosophila melanogaster zo ‘plakkerig’ wordt. De regio bevat ruim vijf miljoen basenparen, terwijl dezelfde regio bij Drosophila simulans slechts 100.000 basenparen telt.

Algemeen mechanisme?

Tijdens de vroege ontwikkeling van een embryo komen de eiwitten die nodig zijn voor celdeling van de moeder, in dit geval een Drosophila simulans vrouwtje. Het stuk DNA op het X-chromosoom van Drosophila melanogaster is echter zo snel geëvolueerd dat de eiwitten van het vrouwtje dit DNA niet meer kunnen herkennen. Het X-chromosoom van het mannetje wordt als het ware over het hoofd gezien.

Geslachtschromosomen van Drosophila, met links de vrouwelijke combinatie XX en rechts de mannelijke combinatie XY.

Dixi, Wikimedia Commons

Soortspecifieke verschillen in het DNA van het X-chromosoom verklaren dus waarom een kruising tussen verschillende soorten fruitvliegjes geen succes is. Ferree en Barbash zijn er nog niet over uit of hun ontdekking alleen voor fruitvliegjes geldt of dat zij te maken hebben met een algemeen mechanisme. Er bestaan wel meer kruisingen waarin vrouwelijke embryo’s niet overleven. Wellicht past de natuur daar hetzelfde trucje toe als bij de fruitvliegjes.

Bronnen

Zie ook

Genen die hybriden breken (Kennislinkartikel van Bionieuws)