sheet music

Hoewel al lang bekend was dat genetica een cruciale rol speelt bij evolutie, blijken nu epigenetische aanpassingen aan het DNA hiervoor ook belangrijk te zijn. Epigenetische processen bepalen hoe de informatie die is opgeslagen in het DNA tot uitdrukking komt. Voor het eerst zijn epigenetische patronen vergeleken tussen de mens en mensapen. Dit leverde een eerste indruk van epigenetische veranderingen aan DNA die optraden in de primatenevolutie van de afgelopen 15 miljoen jaar. De resultaten zijn begin september gepubliceerd in PLoS Genetics.

Het is tegenwoordig relatief gemakkelijk om complete genoomsequenties (de volgorde van alle nucleotiden in iemands DNA) te bepalen. De volgorde van deze nucleotiden fungeert als bouwtekening voor eiwitten die op hun beurt weer andere lichaamsfuncties regelen. DNA wordt overgeschreven in RNA-moleculen en vervolgens wordt RNA vertaald in een eiwit. Een andere nucleotidenvolgorde levert meestal een ander eiwit op.

Door menselijk DNA te vergelijken met apen-DNA probeert men evolutionaire processen te begrijpen. Maar de variatie in nucleotidensequenties blijkt niet groot genoeg om alle verschillen tussen de mens en haar primatenfamilieleden te verklaren. Mogelijk zijn veel verschillen het gevolg van uiteenlopende regulatie van genactiviteit in de apensoorten.

Epigenetische processen zijn betrokken bij genregulatie. Ze kunnen een gen harder aanzetten als meer van het bijbehorende eiwit nodig is, of juist voorkomen dat een eiwit wordt gemaakt. De epigenetische gereedschapskist bevat allerlei moleculen die aan het DNA gehangen kunnen worden en zo genexpressie kunnen beïnvloeden. Er kan bijvoorbeeld een methylgroep aan een nucleotide worden gehangen. Het patroon van waar veel of juist weinig methylgroepen aan het DNA zitten, bepaalt hoe een gen tot expressie komt. Vergelijk het met muzieknotenschrift, waarbij de muzieknoten de nucleotiden voorstellen. De noten bepalen de melodie, maar de precieze uitkomst hangt af van wat er bij de noten geschreven staat: hier harder, daar juist zacht, en vanaf daar weer terug naar het begin om een paar maten nog eens te spelen.

In het afgelopen decennium is duidelijk geworden dat epigenetica bepalend is voor groei en ontwikkeling, ziekte en gezondheid. Deze processen kunnen bovendien veranderen onder invloed van de omgeving. De stand van de epigenetische ‘schakelaars’ aan DNA kan zelfs worden doorgegeven aan de volgende generatie. Dit biedt een veel flexibeler systeem dan de statische opslag van informatie in het DNA.

Daarom vermoedden de onderzoekers dat epigenetica ook bij evolutie betrokken moet zijn. Ze vergeleken niet alleen de nucleotidenvolgorde maar ook het methylatiepatroon van het DNA van 9 mensen en 23 in het wild geboren primaten, waaronder chimpansees, bonobo’s, gorilla’s en orang-oetans. Ze zagen aanzienlijke verschillen tussen de apensoorten.

In DNA zijn bepaalde delen belangrijker dan andere. Soms werden zowel verschillen in de nucleotidenvolgorde, als in het methylatiepatroon waargenomen tussen de apensoorten. Vaak was dit in delen van een gen die de vorm van een eiwit bepalen. Verder waren er ook genen met een verschillend methylatiepatroon in mens en chimpansee, terwijl de nucleotidenvolgorde identiek was. Dit bevestigt dat de DNA-volgorde inderdaad niet alle verschillen tussen de diersoorten kan verklaren.

Diverse genen, zoals die betrokken bij regulatie van de bloedsomloop en de aanleg van het evenwichtsorgaan, lieten specifieke methylatieveranderingen zien in het humane DNA. Laten dit nou net twee systemen zijn die onmisbaar zijn voor rechtop lopen.

Epigenetische processen lijken dus een drijvende kracht in primatenevolutie te zijn. Dit was echter pas een eerste verkenning; de epigenetische gereedschapskist bevat nog veel meer soorten schakelaars en die hebben vast ook niet stilgestaan tijdens de evolutie.