Je leest:

Einde van het Y

Einde van het Y

Auteur: | 16 januari 2004

Het merendeel van agressie,oorlog en geweld wordt veroorzaakt door slechts de helft van de bevolking. Inderdaad,de mannelijke helft. Maar er is hoop op een vreedzame wereld, want het Y-chromosoom is ten dode opgeschreven.

Natuurlijk doet een vrouw ook wel eens wat, maar in het algemeen gedragen mannen zich toch een stuk agressiever. En de oorzaak is simpel, volgens geneticus Bryan Sykes in zijn nieuwste boek Adam’s curse, a future without men. Het ligt aan zijn Y-chromosoom, dat wil zoveel mogelijk kopieën maken van zichzelf, en het doel heiligt daarbij de middelen. Een pauw maakt een mooie staart, om daarmee naar de gunsten van vrouwen te dingen, maar mensenmannen gebruiken agressie in de strijd om de vrouw. Agressie tegen elkaar, want hoe minder concurrerende Y-chromosomen hoe beter, en agressie tegen vrouwen, want hoewel wordt gezegd dat de vrouw kiest, is dat toch niet altijd het geval.

Maar er komt dus een eind aan het lijden, het mannelijke chromosoom is zo langzamerhand een kerkhof vol rottende genen, en het duurt niet lang meer voor er op het hele chromosoom geen actief gen meer te vinden is, aldus Sykes. En nee, dat hoeft niet per se te betekenen dat de menselijke soort uitsterft, want zonder mannen kan het ook.

Illustratie: © Frank Bierkenz, Bionieuws 2004

Nauwelijks recombinatie

Waarom gaat het zo slecht met het menselijke Y-chromosoom? Ooit was het het gewoon chromosoom, met allerlei genen die nuttige dingen deden. Tot er door een mutatie een gen ontstond dat de mannelijke ontwikkeling aan kon switchen. Dit gebeurde bij de vroege voorouders van de zoogdieren, waarschijnlijk zo’n honderd miljoen jaar geleden. Alleen zoogdieren hebben een Y-chromosoom. Vogels en reptielen niet. Het Y-chromosoom moet dus ontstaan zijn na de afsplitsing van reptielen en vogels, onze meest naaste verwanten. Dat betekent overigens niet dat er voor die tijd geen verschillende sexen bestonden. De sekse determinatie kan op allerlei manieren verlopen. Krokodillen leggen bijvoorbeeld sexloze eieren, die afhankelijk van de temperatuur ontwikkelen tot mannelijke of vrouwelijke embryo’s.

Pas in 1990 werd het zoogdierswitch-gen gevonden: het SRY-gen dat andere mannelijke genen inschakelt. De precieze werking is onduidelijk, maar uiteindelijk leidt deze cascade tot de productie van testosteron. Het gen is slechts drie uur actief, gedurende de zesde week van de zwangerschap.

De beide geslachtschromosomen hebben een gemeenschappelijk voorouderchromosoom, dat blijkt uit de vele overeenkomsten tussen hun DNA-sequenties. Ongetwijfeld was er vroeger ook gewoon recombinatie tussen beide chromosomen. Maar sinds het Y-chromosoom het geslachtsbepalende gen verwierf, raakte het geïsoleerd. Eén van de verklaringen is dat het voor de stabiliteit handig is om alle genen voor spermaproductie bij elkaar te houden op één chromosoom.

De isolatie biedt dus een evolutionair voordeel. Maar ook een groot nadeel. Er is nauwelijks recombinatie, alleen de uiteinden van de sexchromosomen raken elkaar nog. Zonder recombinatie is er geen mogelijkheid tot reparatie van fouten, terwijl juist Y-genen daar veel kans op hebben. Ze bevinden zich namelijk in de testis, en de cellen daar zijn non-stop bezig met delen om de dagelijkse dosis sperma te produceren. De kans op mutaties is dus veel groter. In een dertig jaar oude man is het DNA vijfhonderd keer gekopieerd. Vergelijk dat met het genetisch materiaal in het X-chromosoom in een eicel, dat heeft 24 delingen achter de rug, en dan is het klaar voor bevruchting, en ligt verder rustig te wachten in de eileiders van het nog ongeboren embryo. Dat heeft nergens last van.

Behalve het grote aantal delingen hebben spermacellen nog een probleem: ze moeten zwemmen, en hebben daarvoor energie nodig. Die krijgen ze door productie van ATP uit hun mitochondriën, maar bij ATP-productie ontstaan vrije radicalen die schade aan het DNA toebrengen. Zodoende raakt het Y-chromosoom steeds verder geruïneerd. Volgens sommige onderzoekers verdwijnen er per miljoen jaar drie tot zes genen van het Y-chromosoom. In dat tempo zal er over tien miljoen jaar geen enkel gen meer over zijn. In juni 2003 werd in Nature de volledige sequentie van het Y-chromosoom gepubliceerd. Daaruit blijkt dat er nog 78 actieve genen opzitten, genoeg om 27 eiwitten mee te maken. Vergelijk dat met zijn vrouwelijke tegenhanger: zij heeft 1500 genen.

Maar er was ook goed nieuws, het Y-chromosoom kan toch een beetje recombineren: met zichzelf. Er zijn blijkbaar spiegelsequenties die kunnen basenparen en zichzelf een beetje repareren. Maar vergeleken met recombinatie tussen twee verschillende chromosomen is het toch een beetje mager, en het verval zal misschien wat trager gaan, maar niet stoppen.

Gedoemd

Behalve gebrek aan recombinatie is er nog een reden waarom het Y-chromosoom gedoemd is. Er bestaan maar weinig variaties van. Dat ontdekte Sykes toen hij besloot het spectrum van variaties in het Y-chromosoom te onderzoeken. Hij vroeg zich af of hij daaruit een oerchromosoom zou kunnen vinden.

Hij zocht naar groepen van mannen die aan elkaar verwant zijn door hun Y-chromosoom en werkte samen met onderzoekers van de universiteit van Leicester. Deze konden 24 verschillende clusters onderscheiden, gebaseerd op een serie markermutaties. De mutaties die onderscheidend zijn, komen zo weinig voor, dat men kon aannemen dat ze slechts een keer in de evolutie zijn ontstaan. Als twee Y-chromosomen in een verschillend cluster zaten, betekent dat dat ze niet nauw verwant zijn. In Europa werden dertien clusters gevonden. Sykes verwachtte dat er binnen elke cluster een soort oervorm was, met afgeleiden daarvan, die minder vaak voorkwamen naarmate ze recenter waren ontstaan, Maar het verwantschapsnetwerk van Y- chromosomen bleek er heel anders uit te zien. Sommige Y-chromosomen kwamen vaak voor, anderen nauwelijks. Hij zag geen duidelijk verband met een oudste groep, of clusters die daarvan afgeleid konden worden. Het leek erop alsof sommige Y-chromosomen vanuit het niets ontstonden en zich vervolgens in sneltreinvaart vermenigvuldigden, zonder rekening te houden met de statistieken.

Genghis Khan

Er zijn mooie voorbeelden van zulke succesvolle Y-chromosomen. Eén daarvan is Somerled of Argyll, de grootste Schotse leider uit de geschiedenis. Hij blijkt de oervader van drie Schotse clans, de MacDonalds, MacDougalls en MacAllisters. Via archieven waren hun afzonderlijke stambomen bekend, dus zij vormden een goede kandidaat om Y-chromosomen te onderzoeken. Daarom stuurde Sykes een doos wattenstaafjes rond, en kreeg binnen twee weken ruim vijftig samples wangslijmvlies terug.

Het was een verrassing dat alle drie de clans hetzelfde Y-chromosoom hadden. Tenslotte hadden er ook drie verschillende clanleiders uit kunnen komen. Maar alle lijnen liepen naar Somerled. Somerled werd geboren rond 1100, en verjaagde in een aantal bloedige veldslagen de Vikingen. Daarna wilde hij heel Schotland veroveren maar dat bleek een brug te ver, hij werd gedood in 1146. Volgens de berekeningen van Sykes zijn er nu zo’n half miljoen kopieën van Somerleds Y-chromosoom, en dat in slechts negenhonderd jaar. Voorwaar een succesvol chromosoom! Hoe krijgt hij dat voor elkaar? Logisch, aldus Sykes, Somerled was machtig, rijk en had veel land. Daarmee werd hij aantrekkelijk voor vrouwen. En dat land werd verdeeld over zijn zonen, die later de leiders van de machtigste Schotse clans werden. Dus omdat bezit overgaat van vader op zoon, zijn de Y-chromosomen succesvol.

Een ander succesvol Y-chromosoom is dat van de grote Mongoolse leider Genghis Khan (figuur 3). Zijn rijk besloeg heel Azië, van de Grote Oceaan tot de Kaspische zee. Precies langs die grenzen wordt een bepaald Y-chromosoom vaak aangetroffen. Het kan haast niet anders of dit is van de beroemde Khan, geboren in 1162 en overleden in 1227. Vier zonen, en een kleinzoon – de grote Kublai Khan– verdeelden de gebieden. Het plunderen was aan strenge regels gebonden. De mannen werden gedood en de steden vernietigd, die hadden de Mongolen tenslotte niet nodig, zij leefden als nomaden te paard op uitgestrekte steppen. Iedere krijger mocht verder doen waar hij zin in had, met één uitzondering: alle knappe vrouwen moesten naar de Khan. Zelfs zijn dokter adviseerde hem om in ieder geval af en toe eens alleen te slapen. Maar het had wel effect.

Er zijn nu 16 miljoen mensen die het vermeende Khan-chromosoom hebben. Vermeend, want zeker weten is niet mogelijk omdat er geen genealogie bestaat, zoals bij de Schotten. Maar het is praktisch onvindbaar buiten de grenzen van het oude Mongoolse rijk. Door zoveel mogelijk bezit te veroveren, en vervolgens zoveel mogelijk vrouwen te bevruchten, heeft dit chromosoom zich weten op te werken tot misschien wel het meest succesvolle Y-chromosoom aller tijden.Van één naar zestien miljoen in dertig generaties.

Nog 250.000 jaar

Fijn voor het Y-chromosoom van de Khan en Somerled, maar jammer voor al die andere Y-chromosomen. Stel dat Somerled de slag had verloren, dan zou zijn Y-chromosoom onzichtbaar zijn, tussen miljoenen anderen. Dat verklaart, volgens Sykes, de lege plekken in het Y-netwerk: deze Y chromosomen hadden ooit wel bestaan, maar waren uitgestorven, of niet gevonden. Sykes ziet de kleine variatie in Y-chromosomen bij mensen als een gevolg van zogenaamde ‘run-away sexual selection’.

Darwin wist al dat seksuele selectie op hol kan slaan. Pauwenvrouwen vinden grote pauwenstaarten mooi, dus er ontstaan uiteindelijk belachelijke grote staarten. Maar die schoonheid heeft een prijs. Op een gegeven moment kan zo’n grootstaart niet meer wegvliegen voor een roofdier. Er zit dus een negatieve feedback op het systeem, waardoor ook andere Y-chromosomen een kans krijgen. Bij mensen werkt dat niet, zegt Sykes. Door het behoud van bezit in de familie en de overerving op zonen worden de rijken alleen maar rijker, en ze ondervinden daar geen nadeel van. Zo verdwijnen er Y-chromosomen, en is er steeds minder variatie.

Geen recombinatie en weinig variatie, dat is de reden voor het uiteindelijke uitsterven van het mannelijke chromosoom. Nu al is zeven procent van de mannen onvruchtbaar of verminderd vruchtbaar. Sykes denkt dat het nog zo’n 250.000 jaar duurt en dan is de laatste vruchtbare man uitgestorven. De vloek van Adam is dan verdwenen, maar de mensheid ook, want vrouwen zonder mannen, dat schiet niet op. Ja, klonen, maar dan geeft weer het klassieke probleem van aseksuele reproductie: geen recombinatie. Dus dat lijkt ook geen optie. Op zich duurt 250.000 zo lang dat de gedachte ‘wie dan leeft, dan zorgt’ zich opdringt. Maar het blijft leuk om te fantaseren over de toekomst, en dat doet Sykes dan ook volop in het laatste deel van zijn boek. Daarbij draaft hij wel een beetje door.

Een oplossing zou zijn om via ICSI eicelkernen in te spuiten in eicellen. ICSI is een methode waarbij slome zaadcellen die niet op eigen kracht een eicel kunnen binnendringen, met een pipet een handje worden geholpen. Waarom zou dat in de toekomst niet ook kunnen lukken met twee eicellen? Nu levert dat nog problemen op met genetische imprinting, maar die horde kan vast nog wel genomen worden, aldus Sykes. Dan kunnen vrouwen hun eigen meisjeskinderen krijgen van een mix van hun eigen genetisch materiaal. En deze kinderen zijn geen klonen. Seksuele selectie verdwijnt. Omdat er geen Y- chromosomen zijn die elkaar bevechten, is de drijfveer voor agressie, oorlog, verkrachting en andere narigheid verdwenen.

Lekker rustig, maar misschien ook wel een beetje saai. Gelukkig kan het ook anders: daartoe zou het totale mannelijke genenpakketje op een ander chromosoom geplaatst moeten worden. Dat dat kan is bewezen met het SRY-gen. Er zijn mannen die XX zijn, zij hebben door een toevallige mutatie hun SRY-gen op een X-chromosoom. Deze mannen zijn echter onvruchtbaar, aangezien andere noodzakelijke genen voor de productie van sperma ontbreken. Maar nu alle genen van het Y-chromosoom bekend zijn, moet het toch mogelijk zijn om een handzaam pakketje te maken en dat in zijn geheel op het X-chromosoom plaatsen.

Dat zoiets in principe mogelijk is bewijst de kaukasische veldmuis Ellobius lutescens. In 1995 werd ontdekt dat de evolutie bij dit zoogdier precies zo te werk is gegaan. De mannetjes hadden geen Y-chromosoom meer en ook geen SRY-gen. Wel was er een ander gen op een ander chromsoom dat de switchfunctie van SRY had overgenomen. Deze nieuwe masterswitch zal uiteindelijk het chromosoom waar het op zit veroordelen tot degeneratie, net zoals het Y-chromosoom. Maar voor de komende miljoenen jaren zit de muis nog goed.

Literatuur

Adam’s curse, a future without men. Bryan Sykes Y, the descent of men. Steve Jones. Nature, 19 juni 2003

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 januari 2004

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.