Ter gelegenheid van de tweehonderdste geboortedag van Charles Darwin publiceert vakblad Nature op 12 februari vier primaat genomen. De complete DNA volgorde van verschillende soorten werd ontrafeld om uit te zoeken waar herhalingen (duplicaties) van genetisch materiaal in de mens vandaan komen. Bij de gemeenschappelijke voorouder van mens, chimpansee en gorilla (die acht tot twaalf miljoen jaar geleden leefde) is het aanbrengen van duplicaties sterk versneld.
Tijdens meiose splitsen chromosomen in twee aparte chromatiden. Gedurende dit proces kan het gebeuren dat er een stukje van één van de chromatiden afbreekt. Op die manier ontstaan losse DNA-fragmenten. Wanneer zo’n fragment hecht aan zijn zuster chromatide ontstaat een duplicatie. Eén van de chromatiden heeft op dat moment het afgebroken DNA-stukje dubbel. Omdat duplicaties alleen optreden tijdens celdeling komen deze vooral voor in genen die snel geëvolueerd zijn. Ook kunnen duplicaties ernstige erfelijke aandoeningen veroorzaken.
Versnelde evolutie
Gendeskundigen uit Amerika, Spanje en Italië onderzochten de genomen van de makaak, de orang-oetang, de chimpansee en de mens. Zij keken in alle stukken DNA hoeveel duplicaties er voor kwamen en of deze herhalingen uniek waren voor een soort of dat zij ook in de andere soorten voorkwamen. Zowel de chimpansee als de mens hadden opvallend veel duplicaties in hun DNA, vergeleken met de makaak en de orang-oetang. Een kleine deel van de herhalingen was ook echt specifiek voor de mens, maar de meeste duplicaties delen wij met chimpansees.
Vanwege het feit dat mens en chimpansee veel DNA-duplicaties delen, gaan de onderzoekers er vanuit dat de versnelde evolutie van deze herhalingen al ontstaan is bij de voorouder van mens en mensaap. De versnelde evolutie van duplicaties gaat volgens hen terug tot de gemeenschappelijke voorouder van mens, chimpansee en gorilla die acht tot twaalf miljoen jaar geleden leefde. Vijf tot zeven miljoen jaar geleden is vanuit deze voorouder de tak van chimpansee en mens afgesplitst.
Bij de gemeenschappelijke voorouder van mens, chimpansee en gorilla zijn duplicaties in het DNA versneld geëvolueerd. Bij de mens en de chimpansee vonden de onderzoekers dan ook veel meer duplicaties dan bij de makaak en de orang-oetan. Afbeelding: stockxpert.com/Tomas Marques-Bonet
Duplicaties maken het verschil
Mensapen (chimpansees en bonobo’s) en mensen delen 98 procent van hun DNA met elkaar en ook de eiwitten die zij produceren zien er bijna hetzelfde uit. Toch zijn we qua uiterlijk en gedrag compleet verschillend van onze evolutionaire nichten. Het aantal kopieën van DNA-duplicaties verschilt enorm tussen mensen en chimpansees. De onderzoekers denken dan ook dat de variatie in het aantal herhalingen een goede verklaring zou kunnen zijn voor de verschillen tussen beide soorten.
Mensen en chimpansees delen 98 procent van hun DNA en toch zien ze er zo verschillend uit. De grote variatie in het aantal kopieën van DNA-duplicaties zou een verklaring kunnen zijn voor dit verschil.
Hoe het komt dat de evolutie van duplicaties bij onze vroege voorouder versneld is, weten we nog niet. Er zijn wel een aantal ideeën over. Meer herhalingen kunnen het resultaat zijn van een veranderende populatie. Wanneer er meer individuen zijn die zich kunnen voortplanten, vindt er meer celdeling plaats en is de kans op duplicaties groter. Ook de generatietijd kan hierin van invloed zijn geweest. Misschien was het genoom van de gemeenschappelijke voorouder van mens, chimpansee en gorilla wel instabiel, waardoor stukjes DNA makkelijk afbreken.
Bronnen
A burst of segmental duplications in the genome of the African great ape ancestor (Thomas Marques-Bonet et al.), Nature, 12 februari 2009
Zie ook:
- Op zoek naar het verschil (Kennislinkartikel van Bionieuws)
- Evolutie mens versnelt (Kennislinkartikel)