Dat mensen zich, net als andere dieren, kunnen aanpassen aan de omstandigheden, is niet nieuw. Maar meestal denken we hierbij aan survival of the fittest, oftewel: de manier waarop een soort evolueert doordat de leden van een soort met het best aangepaste genenpalet de meeste kans hebben om te overleven en zich voort te planten. Die manier van aanpassen is echter nogal traag: er zijn vele generaties voor nodig om zo’n genetische verandering te bewerkstelligen. En pas als dat klaar is, ben je optimaal geschikt voor je nieuwe omgeving. Onhandig, zeker als die omgeving zelf telkens in rap tempo wijzigt.
Zou het daarom niet zo kunnen zijn, dachten Feinberg en Irizarry, dat genen dit traagheidsprobleem omzeilen door juist in te zetten op de eigenschap flexibiliteit? Zou een mens of dier niet veel ‘fitter’ zijn, als zijn ontwikkeling bij de geboorte niet vast zou liggen, maar als hij zichzelf, zonder iets aan zijn DNA te veranderen, gedurende zijn leven zou kunnen aanpassen aan de omgeving? Eén van de manieren waarop dat geregeld kan worden, is door genen flexibel te maken: soms staan ze aan, dan staan ze uit. De wetenschap die bestudeert hoe dat gaat, noemen we epigenetica.
Gen aan, gen uit
Wat vertelt de epigenetica ons over het aan- en uitfloepen van genen? Nou, onder andere dit: één van de belangrijkste manieren waarop de omgeving de activiteit van genen bepaalt, is door een proces dat we DNA-methylisatie noemen. Normaal gesproken doen genen hun werk door eiwitten de wereld in te sturen. Maar soms hecht zich van buitenaf een methylgroep (een verbinding van een koolstofmolecuul met drie waterstofmoleculen) aan het DNA. Dat stukje DNA is nu afgedekt en kan daardoor geen eiwitten de wereld meer insturen. Het staat dus uit.
Feinberg en Irizarry troffen in weefsel van zowel proefmuizen als mensen de gevolgen hiervan aan. Vooral het brein bleek erg gevoelig te zijn voor variatie in de hoeveelheid methylisatie. Dat is ook logisch: de hersenen sturen immers je gedrag aan, en kunnen daardoor heel direct bepalen hoe je je aanpast aan een nieuwe situatie.
Een evolutionair succes met een prijskaartje
Vervolgens maakten Feinberg en Irizarry een model waarin ze zowel speelden met de flexibiliteit van de genen als met de veranderlijkheid van de omgeving. De uitkomsten bevestigden hun vermoedens: epigenetische mechanismen zorgen in een steeds andere omgeving inderdaad voor meer ‘fitheid’. Is flexibiliteit de eigenschap die ons als mensen zo ver heeft gebracht? Het is niet de eerste keer dat wetenschappers tot deze conclusie kwamen. Archeoloog Rick Potts opperde bijna vijftien jaar geleden al dat het snel wisselende klimaat van de afgelopen miljoenen jaren één van de belangrijkste drijfveren achter het ontstaan van de moderne mens was. Toen ontbrak het biologisch bewijs voor deze theorie. Feinberg en Irizarry hebben daar nu een begin mee gemaakt.
Helaas is er ook een keerzijde. Al die veranderlijkheid maakt ons ook erg kwetsbaar voor allerlei ziektes zoals diabetes en kanker. Dezelfde epigenetische mechanismen die ons in de oertijd een voordeeltje opleverden, zorgen er ook voor dat cellen zich gemakkelijk aanpassen op veranderingen in hun eigen micro-omgeving, bijvoorbeeld als reactie op kankerverwekkende stoffen. In plaats van af te sterven, gaan ze extra groeien, met kanker als resultaat. Flexibiliteit is dus een evolutionair succes – maar wel met een prijskaartje.
Bronnen
Andrew Feinberg en Rafael Irizarry (2010). Stochastic epigenetic variation as a driving force of development, evolutionary adaptation, and disease. PNAS 107 (1), 1757-1764.
Rick Potts (1996). Humanity’s descent: the consequences of ecological instability. New York: Avon Books.