Duizend poten

Wij mensen hebben 99% van ons DNA gemeen met een chimpansee. We delen meer dan 60% van onze genen met een fruitvlieg. Hoe kan dat? We zien er toch totaal anders uit?

In 2013 is het genoom van de duizendpoot Strigamia maritima gesequenced. Het wordt pas in 2014 officieel gepubliceerd, maar de data zijn al beschikbaar. En daar hebben we wat van geleerd. Het verschil tussen dieren wordt niet zozeer bepaald door de aanwezigheid of afwezigheid van een gen, maar veel meer door hoe dat gen gereguleerd wordt. Dat wil zeggen, waar en wanneer het gen wordt afgelezen. Alle dieren hebben bijvoorbeeld een bepaald gen om pootjes te maken: distal-less. Het is niet zo dat de duizendpoot een heleboel pootjes-genen heeft. Nee, het blijkt dat de duizendpoot ook gewoon maar één distal-lessgen heeft. Alleen staat dat gen blijkbaar “aan” in elk segmentje. Op elk segment wordt het gen afgelezen. Op elk segment wordt een paar pootjes gemaakt.

Heel anders is dat in de fruitvlieg. Die heeft ook één distal-less gen. Maar dat gen wordt niet op elk segmentje afgelezen. Alleen op de drie borststuksegmenten staat het gen “aan”. Op die drie segmenten wordt een paar pootjes gemaakt (zes dus, in totaal). Op alle achterlijfsegmenten staat distal-less “uit”.

Dat “aan”- en “uitzetten” van genen is dus de focus van veel onderzoek. Het blijkt dat vóór elk gen een soort van schakelaars zitten. Die stukjes DNA heten regulatory elements. Op die stukjes DNA past met een soort sleutel-slotsysteem een zogenaamde transcriptiefactor. Transcriptiefactoren zijn eiwitten die genen aan of uit kunnen zetten.

In het achterlijf van die fruitvlieg vinden we de transcriptiefactor Abdominal-A. En dat is de transcriptiefactor die distal-less (het pootjes-gen) daar uit zet. De duizendpoot heeft ook Abdominal-A, maar Abdominal-A past niet op het regulatory element van duizendpoot-distal-less. De sleutel, Abdominal-A, is hetzelfde, maar het slot van distal-less is anders.

Zo blijkt evolutie te werken. De genen, de eiwitten, de sleutels blijven hetzelfde. Mutaties daarin hebben namelijk vaak desastreuze gevolgen en verdwijnen meteen. De evolutionair relevante mutaties vinden plaats in de regulatory elements, ofwel, in de sloten. Zo komt het dat we zoveel genen delen met een chimpansee of een fruitvlieg. De meeste genen zijn hetzelfde, maar wat veranderd is in evolutie, zijn de schakelaars. Een les van de duizendpoot.