Alexei Kondrasjov (afb: univ. van Michigan)

Het is opmerkelijk dat een diersoort die zo mutatiegevoelig is als de mens geen neiging vertoont te verdwijnen. Integendeel, de wereld dreigt aan een mensenlast ten onder te gaan. Gemiddeld hebben we 70 mutaties meer dan onze ouders. Dat is veel meer dan bijvoorbeeld bacteriën mee moeten zien te leven. Mutaties zouden de soort kwetsbaarder kunnen maken en het relatief grote aantal mutaties bij mensen zou dodelijk voor de soort kunnen zijn. Dat is allemaal niet gebeurt en de vraag is hoe de mens daar mee is weggekomen (ik neem aan dat dit verhaal ook voor zoogdieren opgaat).  Seks zou de verklaring kunnen  zijn voor het overlevingsvermogen van de mens en andere meercelligen.
Al zo’n dertig jaar houdt de Russische bioloog Alexei Kondrasjov zich met deze materie bezig. Een theorie is dat natuurlijke selectie bij mutaties een voor een werkt: deze blijft en die legt het loodje. Een andere theorie, is dat de mutaties op de een of andere manier gekoppeld zijn. Dat zou kunnen gebeuren als een organisme nog kan leven met een mutatie, maar met een tweede of een derde gevaarlijke mutatie het leven laat. Voor een individu betekent dat, dat het effect van extra mutaties niet optelt maar exponentieel slechter wordt. Die theorie noemen genetici synergetische epistase.
Op het eerste gezicht is die theorie dodelijk voor de soort mens (niet voor de aarde), maar Kondrasjov en de zijnen zien in die benadering juist een ontsnappingsmogelijkheid uit de ellende (voor de mensheid en voor andere meercelligen). Als het aantal nare fouten in het genoom in een bevolking stijgt, dan zal natuurlijke selectie grote stukken daarvan uit het genoom ‘verwijderen’. In seksuele organismen waar de genetische fouten van elke ouder door recombinatie op hetzelfde chromosoom terecht kunnen komen, zou die, wat heet, synergetische eliminering van slechte mutaties wel eens sneller kunnen gaan.
Kondraskov is het vraagstuk vooral theoretisch te lijf gegaan. Anderen hebben experimenten uitgevoerd om erachter te komen of mutaties zich op zo’n manier met elkaar ‘bemoeien’. De uitkomsten van die proeven gemengd, al hoeft het effect niet zo groot te zijn om een populatie van de ondergang te redden.

2300 genomen

Nu hebben Kondrasjov en zijn medeonderzoekers op basis van statistische analyse van de gegevens van 2300 genomen (2000 van mensen en 300 van fruitvliegjes) besloten dat die synergetische epistase heel rustig zijn gang gaat bij de mens en bij fruitvliegjes. Met behulp van, onder meer, de bekende mutatiesnelheid van de soorten, berekenden de onderzoekers dat de verdeling van de mutaties in een populatie (mensen of fruitvliegjes) zou moeten zijn als er geen ‘reinigend mechanisme’ zou zijn. Bepaalde groepen individuen zouden 100, 50 of 30 mutaties moeten hebben.
In werkelijkheid bleken er veel minder genomen te zijn met zoveel gevaarlijke mutaties. Dat zou betekenen dat de individuen met veel mutaties er uit geselecteerd zouden zijn, stelt evolutionair geneticus Arjan de Visser van de universiteit van Wageningen (die niet aan dit onderzoek heeft deelgenomen). Dat zou goed overeenstemmen met de theorie dat mutaties niet onafhankelijk van elkaar werken.

Opmerkelijk is dat het aantal genomen (mensen/fuitvliegjes) met minder mutaties dan de ‘gevaarlijke limiet’ niet afneemt, wat je zou verwachten.  De onderzoekers denken dat ze meer gegevens zouden moeten hebben van het niet eiwitcoderend deel van het genoom om daar een verklaring voor te kunnen geven. Daarmee zouden de uitkomsten van de statistische tests weleens beter kunnen worden.

Voortplanting

Interessant is dat de redenering van Kondrasjov en de zijnen een verklaring zou kunnen zijn voor de hardnekkigheid aanwezigheid van geslachtelijke voortplanting in het leven op aarde. Voor genetici is seks moeilijk te rechtvaardigen als evolutionaire strategie. Seks is moeilijk: als je al een partner vindt en de vereniging slaagt en levert een of meer levende exemplaren op, dan heeft/hebben die maar de helft van de genen van elk van de ouders. Bij ongeslachtelijke voortplanting is een nakomeling genetisch in principe een perfecte kopie van de ‘ouder’.

Het aardige bij geslachtelijke voortplanting schijnt evolutionair gezien te zijn dat de ouderlijke genen worden herschikt in bijna oneindig veel variaties. Behalve bij eeneiige tweelingen is geen van je kinderen genetisch gezien precies gelijk. Elke zaad- of eicel bevat een mengeling van je genen.
De zaadcel met veel gevaarlijke mutaties zou het wel eens af kunnen leggen. Dat individu zou zich dan niet kunnen reproduceren en die gevaarlijke serie mutaties valt dan in een kpa weg weg uit de populatie. De evolutionaire kosten van seks zouden daarmee wel eens dik goedgemaakt kunnen worden. Die genomen met een grote hoeveelheid gevaarlijke mutaties kunnen alleen verdwijnen als ze via seks bij elkaar terecht komen in een individu.

Als je dit leest, dan zou je wel vraagtekens kunnen zetten bij het toepassen van reproductietechnieken. Ik weet niet of het waar is, maar zou het niet zo kunnen zijn dat door die technieken die genomen met te veel gevaarlijke mutaties alsnog in omloop blijven?

Geen ontdekking?

Al bijna 30 jaar geleden schreef Kondrasjov een artikel in Nature dat dit proces, de deterministische mutatiehypothese, een verklaring zou kunnen zijn voor het voortbestaan van geslachtelijke voortplanting. In een soort die zich ongeslachtelijk voortplant is dat niet goed mogelijk zonder dat alle individuen sterven.
De Russische geneticus hoopt dat er meer ondersteuning komt voor het idee van de wisselwerkende mutaties. “Als niet eerst dit proces is aangetoond bij andere soorten wil ik wat wij gevonden hebben nog niet een ontdekking noemen. Ik kan echter geen andere verklaring bedenken.”
Hij wil nu proeven gaan doen met een groep fruitvliegjes waarvan de genetische variatie van de afzonderlijke vliegjes precies bekend is en bekijken hoe die variatie in de tijd verandert. Bij fruitvliegjes gaat die tijd snel, want die leven maar kort. De statistische benadering kan door elke onderzoeker gebruikt worden die over de nodige genetische basisinformatie beschikt, stelt De Visser. Aan de slag, dus.

Bron: Quanta