Je leest:

Op consult bij dokter Darwin

Op consult bij dokter Darwin

Auteur: | 11 april 2008

In 1991 publiceerden psychiater Randolph Nesse en evolutiebioloog George Williams het artikel ‘The Dawn of Darwinian medicine’; hiermee was de evolutionaire geneeskunde geboren. Deze relatief nieuwe discipline stelt zichzelf de vraag waaróm mensen ziek worden en niet hoe mensen ziek worden. Evolutionaire geneeskunde houdt zich bezig met de evolutionaire oorzaken van menselijke ziekten, afwijkingen en ontwikkelingsstoornissen.

Nesse en Williams willen de medici een nieuwe manier van denken aanleren om het medisch onderzoek en de gezondheidszorg te verbeteren. Het onderzoeksveld omvat de gehele geneeskunde, maar kan grofweg worden ingedeeld in vier verschillende gebieden namelijk; conflicten met andere (ziekmakende) organismen, verdedigingsmechanismen van het menselijk lichaam, aanpassingen aan een nieuwe omgeving en beperkingen van het menselijk lichaam. Hieronder wordt elk van de onderwerpen uitgebreider beschreven en geïllustreerd aan de hand van een of meerdere voorbeelden.

Conflicten met andere organismen

In het onderzoek naar ziekteverwekkers die in staat zijn om de mens te infecteren, wordt de kennis over evolutie al regelmatig toegepast. Want werkt selectie nou in het voordeel van de parasiet of van de gastheer (in dit geval de mens)? Vroeger dachten onderzoekers dat evolutie altijd in het voordeel van de gastheer werkt. Zij zagen het ziek worden na een infectie met parasieten slechts als een tijdelijk iets; een tussenstation op weg naar een situatie waarin beide soorten vredig samenleven.

Vroeger dachten onderzoekers dat de gastheer en de parasiet na enig touwtrekken vredig konden samenleven. Ziekte zou in dat geval slechts een tussenstations zijn op weg naar een goede samenwerking.

Tegenwoordig weten we dat het niet zo rooskleurig is. Elke parasiet vecht alleen voor zijn eigen genen en niet voor het belang van de gastheer. Toch moeten parasieten een beetje voorzichtig zijn met hun gastheer, want daarvan zijn zij over het algemeen afhankelijk voor hun voortplanting. Neem bijvoorbeeld het Rhinovirus dat verkoudheid veroorzaakt. Als mensen dood zouden gaan aan een verkoudheid zou de voortplanting van het virus vlak na infectie al stoppen. Met een verkoudheidje kunnen mensen gewoon naar hun werk of naar school en komen zo in contact met andere potentiële gastheren waardoor de verspreiding van het virus veel sneller gaat.

Maar helaas zijn niet alle parasieten zo mild voor ons. De malariaparasiet ( Plasmodium falciparum) maakt elk jaar vele dodelijke slachtoffers. Wij hebben de pech dat de malariaparasiet voor zijn verspreiding in mindere mate van ons afhankelijk is. Doordat een deel van de voortplanting van Plasmodium falciparum plaatsvindt in de malariamug wordt de menselijke gastheer snel overbodig.

Het meest bijzondere mechanisme om een gastheer te manipuleren is toch wel het verdraaien van diens gedrag. Zo maakt infectie met de Toxoplasma parasiet dat ratten minder bang zijn voor katten. Een uitgelezen kans voor de parasiet die voor zijn voortplanting volledig afhankelijk is van de kat. En ook de Plasmodium parasiet kan het gedrag van de gastheer naar zijn hand zetten. Na een infectie is de gastheer veel minder goed in staat om vijanden weg te jagen.

Na infectie met de Toxoplasma parasiet verliezen ratten hun angst voor katten. Daardoor krijgt de parasiet de kans om zijn gastheer, de kat, te infecteren.

Een groot probleem in de medische wereld is de resistentie van ziekteverwekkers tegen medicijnen. Het HIV-virus (dat aids veroorzaakt) en het Influenza virus (dat griep veroorzaakt) zijn hiervan beroemde voorbeelden. Deze virussen delen ongeveer even snel als menselijke cellen, maar brengen daarbij een heleboel kleine veranderingen aan in het genetisch materiaal. Op die manier ontstaan een heleboel verschillende varianten van hetzelfde virus, waardoor het zeer moeilijk is een medicijn te produceren dat blijvend effectief is.

Verdedigingsmechanismen van het menselijk lichaam

Symptomen als koorts, diarree, ontsteking, hoesten en overgeven treden vaak op in de strijd tussen het menselijk lichaam en allerlei ziekteverwekkers. Met zulke verdedigingsmechanismen probeert ons lichaam de ziekmakers uit te schakelen. Ondanks het vaak onplezierige effect van deze reacties, zijn ze wel voordelig voor ons lichaam. Vandaar ook dat deze mechanismen door natuurlijke selectie behouden zijn gebleven. De kosten van een onplezierig effect wegen immers niet op tegen de voordelen van het hebben van een goed verdedigingssysteem.

Reacties als hoesten en niezen zijn verdedigingsmechanismen van ons eigen lichaam. Behandeling van deze klachten met medicijnen leidt in sommige gevallen tot langer ziek zijn en secundaire infecties.

Een bekend voorbeeld is de ochtendmisselijkheid bij zwangere vrouwen. Overgeven wanneer er geen sprake is van een directe (voor de baby levensbedreigende) situatie is misschien vervelend, maar het zorgt niet voor blijvende schade. Niet reageren (bijvoorbeeld in het geval van voedselvergiftiging) kan al snel leiden tot de dood van de baby en is dus zeer ongewenst. Beter een keer teveel overgeven dan te weinig dus. In de moderne geneeskunde worden verdedigingsmechanismen vaak met medicijnen behandeld. Dit verzwakt de verdediging waardoor we niet alleen langer ziek blijven, maar ook een grotere kans hebben op secundaire infecties.

Aanpassingen aan een nieuwe omgeving

De genen van het menselijk lichaam stammen nog uit het stenen tijdperk. We zijn dan ook nog steeds helemaal aangepast aan de jagers-verzamelaars leefstijl die we jarenlang hebben gehad. Hierdoor kan het voorkomen van chronische ziekten zoals diabetes type 2 en obesitas verklaard worden. Bij mensen met extreme vormen van obesitas, bijvoorbeeld, zijn de hersenen resistent tegen het hongerhormoon leptine. Daardoor wordt het hongergevoel bij deze mensen continu gestimuleerd. Dat is heel voordelig in onze oude omgeving, waar voedsel lang niet altijd aanwezig was en waar calorieopname en calorieverbranding elkaar in evenwicht hielden.

Maar in onze moderne samenleving, waar zout, vet en suiker altijd tot onze beschikking staan, zorgt deze reactie van de hersenen voor problemen. Sommige onderzoekers stellen zelfs dat een ijzeren wilskracht niet voldoende zal zijn om obesitas te voorkomen. Onze genen zullen voorlopig nog wel even om ‘foute stoffen’ blijven schreeuwen.

Een ander voorbeeld is het drinken van melk. Er is geen enkel ander zoogdier dat na de zoogtijd nog melk drinkt. Vandaar dat de mens daar van nature ook niet op is aangepast. Gedurende onze eerste vier levensjaren daalt de concentratie van het enzym lactase (wat melksuiker afbreekt) met 90%. Een mutatie op chromosoom 2 zorgt ervoor dat het vermogen om melksuiker af te breken aanwezig blijft. Mensen die deze mutatie bezitten hebben een klein evolutionair voordeel boven degenen die geen melk kunnen drinken.

Melk is goed voor elk? Misschien tegenwoordig wel, maar het heeft ons toch 8000 jaar evolutie gekost voordat volwassenen melk konden blijven drinken. In landen waar weinig melk gebruikt wordt, is het grootste gedeelte van de bevolking nog steeds allergisch voor melksuiker.

Wetenschappers hebben uitgerekend dat het 7000 tot 8000 jaar duurt voordat 90% van de bevolking de mutatie bezit en dus melk kan drinken. Melk staat ondertussen al zo’n 10000 tot 12000 jaar tot onze beschikking en in landen (zoals Scandinavië) waar veel gebruik wordt gemaakt van melkproducten, zijn er nog maar weinig mensen allergisch voor melksuiker. Maar in Aziatische landen, waar bijna niemand melk drinkt, is bijna de hele bevolking allergisch.

Beperkingen en compromissen van het menselijk lichaam

Het menselijk lichaam heeft te maken met allerlei beperkingen en compromissen. Natuurlijke selectie kiest steeds de strategie die op dat moment voordelig is als uitgangspunt voor de volgende generatie. Op een gegeven moment zijn mensen rechtop gaan lopen. Het grote voordeel hiervan is dat onze mobiliteit sterk toenam. Maar het rechtop lopen heeft bij mensen ook geleid tot allerlei medische klachten. Pijn in de rug, problemen bij het krijgen van nakomelingen, een groter risico op beroertes en problemen met de bloedsomloop hebben evolutie er niet van weerhouden ons rechtop te laten lopen. Blijkbaar heeft een verhoogde mobiliteit zoveel voordelen dat al die medische consequenties (beperkingen) voor lief worden genomen.

Maar als natuurlijke selectie kiest voor goed ontwikkelde nakomelingen is het toch onacceptabel dat er problemen zijn bij het krijgen van nakomelingen? In dit geval werd evolutie gedwongen tot het sluiten van een compromis. Naast het lopen op twee benen heeft de evolutie ook het steeds groter worden van de menselijke hersenen bevoordeeld. Dit kan natuurlijk niet zomaar. Voor grotere hersenen heeft het nageslacht ook een groter hoofd nodig en dat heeft weer tot gevolg dat het geboortekanaal wijder moet worden. Maar hieraan zit een grens. Op een gegeven moment is een maximale breedte bereikt. Als het geboortekanaal dan nog verder groeit, komt het lopen op twee benen in gevaar. Die beweging wordt dan namelijk mechanisch en energetisch inefficiënt. Doordat het geboortekanaal op dit moment niet wijder meer wordt en de hersenen en hoofden van ongeboren kinderen wel nog steeds groter groeien, neemt het aantal keizersneden dan ook nog steeds toe.

In de loop van de evolutie is de herseninhoud van de mens alleen maar toegenomen ten opzichte van de herseninhoud van onze voorouders. Het geboortekanaal is daardoor tot een maximum verwijd. Verdere verwijding van het geboortekanaal zou het lopen op twee benen inefficiënt maken.

Veroudering is een compromis

Ook tijdens het verouderingsproces (en de daarbij optredende ziekten) kunnen we spreken van een compromis. Genen die een voordeel hebben tijdens de reproductieve leeftijd (en die dus geselecteerd worden) kunnen in sommige gevallen op late leeftijd problemen geven. Dit effect staat ook wel bekend als pleiotropie.

Er is nog maar weinig onderzoek gedaan naar het fenomeen pleiotropie, dus er is nog niks met zekerheid te zeggen. Maar er zijn wel een aantal theorieën. Een voorbeeld is de afzetting van calcium. Op jonge leeftijd kunnen door het afzetten van wat extra calcium botbreuken gerepareerd worden. Op latere leeftijd komt dat laagje calcium helaas vaak terecht in bloedvaten. Deze opstapeling van calcium kan dan onder andere zorgen voor atherosclerose, ook wel bekend als aderverkalking.

Een andere theorie gaat over het ontstaan van Alzheimer. Gedurende de reproductieve leeftijd worden de neuronen in de hersenen beschermd door de stoffen oestrogeen en apolipoproteïne. Na de vruchtbare leeftijd neemt de concentratie oestrogeen vrij snel af. Daardoor zijn neuronen minder goed beschermd en kan de ziekte van Alzheimer ontstaan. Er zijn echter ook oudere vrouwen waarbij de nog aanwezige apolipoproteïnen afbraak van de hersenen tegen kunnen gaan. Deze mensen hebben een evolutionair voordeel omdat zij kunnen helpen met het grootbrengen van hun kleinkinderen (‘kin’ selectie), die ook een kwart van de genen van oma bezitten. Op den duur lijkt het dus logisch dat natuurlijke selectie de ziekte van Alzheimer zal elimineren.

Kleinkinderen bezitten een kwart van de genen van oma. Oma’s die kunnen helpen met het grootbrengen van hun kleinkinderen hebben daarom een evolutionair voordeel boven oma’s die ‘vroeg’ te maken krijgen met ziekten als Alzheimer (‘kin’ selectie).

Dokter Darwin lijkt voor elk gezondheidsprobleem wel een verklaring te hebben. Maar hiermee worden zieke mensen nog niet geholpen. De moderne geneeskunde is niet op zoek naar verklaringen, maar naar behandelingen. Vandaar dat evolutionaire geneeskunde in het medisch onderzoek en onderwijs een ondergeschoven kindje blijft. Want artsen hebben geen tijd om duizenden jaren te wachten totdat Alzheimer vanzelf verdwijnt of totdat iedereen zonder problemen melk kan drinken. Er zijn nú mensen die beter moeten worden.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 april 2008

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.