Je leest:

Vaderlijk DNA redt seksloze vrouwtjes

Vaderlijk DNA redt seksloze vrouwtjes

Auteur: | 25 april 2008

Een kleine vissoort uit de Amazone overleeft al 70.000 jaar zonder seks. Volgens complexe wiskundige modellen is dit onmogelijk en had het visje na een paar duizend jaar al uit moeten sterven. Laurence Loewe en Dunja Lamatsch van de Schotse universiteit van Edinburgh ontdekten dat een kleine hoeveelheid vaderlijk DNA deze visjes van de ondergang heeft gered. De resultaten zijn deze week te lezen op de website BMC Evolutionary Biology.

Soorten die zich zonder seks (aseksueel) voortplanten, houden het in de evolutie nooit zo lang vol. In 1964 beschreef de geneticus Muller voor het eerst een proces dat deze waarneming kon verklaren. Hij zag dat het genoom (het totale DNA van een organisme) van aseksueel voortplantende soorten onomkeerbaar beschadigd raakte door mutaties die stukjes DNA wegvaagde (deleties). Loewe en Lamatsch hebben onderzocht of er mechanismen zijn die deze beschadiging kunnen remmen, zodat aseksuele soorten minder snel uitsterven.

Hermann Joseph Muller ontdekte in 1964 dat het genoom van aseksueel voortplantende soorten onomkeerbaar beschadigd raakt door vele deleties. Seksueel voortplantende soorten hebben ook te maken met mutaties, maar zij hebben vaak mogelijkheden om het DNA te herstellen.

Zij zochten eerst een verklaring in het optreden van recombinatie tijdens een gewone celdeling (mitose). Genetische recombinatie komt bij seksuele soorten voor tijdens de reductiedeling (meiose). Tijdens dit proces worden chromosoomdelen uitgewisseld, zodat er een grote genetische variatie in de geslachtscellen ontstaat. Genetische recombinatie is wel eens geobserveerd in aseksueel voortplantende soorten (zoals bijvoorbeeld de watervlo), maar volgens Loewe en Lamatsch is er te weinig recombinatie om de effecten van DNA beschadiging helemaal teniet te doen.

Micro chromosomen

De voortplantingstactiek van de visjes zette de onderzoekers op een ander spoor. De eitjes die het Amazone visje legt, bevatten een dubbele set chromosomen (de eitjes zijn diploïd). Dit in tegenstelling tot soorten die seksueel voortplanten (in dat geval bevat elk eitje een enkele set chromosomen, het eitje is haploïd). De nakomelingen van het Amazone visje zijn klonen van de moeder, maar sperma is nog steeds nodig om de ontwikkeling van de eitjes op gang te brengen. Het sperma wordt geleverd door (seks met) mannetjes van aanverwante soorten, maar na ‘bevruchting’ direct vernietigt door speciale enzymen.

Deze Poecilia mexicana is een aanverwante soort van het Amazone visje. Mannetjes van deze soort stellen hun sperma ter beschikking om de eitjes van het Amazone visje te bevruchten.

Soms is deze vernietiging niet helemaal compleet en komen er stukjes vaderlijk DNA in de nakomelingen terecht. In sommige gevallen zijn alleen kleine spoortjes DNA (micro chromosomen) terug te vinden in de diploïde nakomelingen. Maar in andere gevallen blijft het hele vaderlijke chromosoom intact en zijn de nakomelingen dus triploïd (d.w.z. in het bezit van een drievoudige set chromosomen). Het genetisch materiaal van de vader zou volgens Loewe en Lamatsch zorgen voor herstel van beschadigd DNA in de andere twee sets chromosomen en op die manier de negatieve effecten van aseksueel voortplanten kunnen compenseren.

Verversing van het DNA

Een mogelijke uitleg zou kunnen zijn dat nakomelingen met stukjes vaderlijk DNA een hogere fitness hebben, zodat ze beter overleven en zelf ook meer nakomelingen kunnen krijgen dan de visjes die een letterlijke kloon van hun moeder zijn. Deze verklaring gaat op bij de diploïde nakomelingen met micro chromosomen, maar bij de triploïde nakomelingen lijkt er meer aan de hand te zijn.

Triploïde nakomelingen zijn bij meerdere soorten te vinden. Dit is een voorbeeld in kevers. De bovenste vier kevers hebben van elk chromosoom een dubbele set. Het vijfde individu heeft van elk chromosoom nog een extra exemplaar.

Zij kunnen de extra set chromosomen die ze bezitten namelijk ook weer verliezen. Wanneer dat gebeurt, is het meestal één van de moederlijke kopieën die verdwijnt. De diploïde nakomelingen van deze visjes hebben dan één set chromosomen van het Amazone visje en één set van een aanverwante soort. Het zijn dus eigenlijk seksuele visjes geworden met een veel grotere genetische variatie dan hun aseksuele soortgenoten (en daardoor ook een hogere fitness). Op die manier wordt het DNA van de Amazone visjes af en toe ververst en kan uitsterven voorkomen worden.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 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.