Een mannetjesbrulaap aan het brullen
Evolutie rekenen we in miljoenen jaren, mutaties in generaties. Het schijnt dat onderzoekers nu een mutatiemechanisme hebben ontdekt bij primaten dat snel, gecoördineerd en agressief is. De ontdekking zet berekeningen op losse schroeven over wanneer een soort zich in de loop van de evolutie heeft opsplitst.
Alon Keinan van de Amerikaanse Cornell-universiteit en Erez Levanon van de Bar-Ilan-universiteit (Is) onderzochten de niet eerder ontdekte, zeldzame evolutionaire ontwikkeling, waarin APOBEC-eiwitten een grote rol spelen. Deze eiwitfamilie is betrokken bij de bestrijding van virussen. Naarmate de primaten zich ontwikkelden – dan hebben het over, onder meer, chimpansees, neanderthalers en de moderne mens – groeiden het aantal virussen aanzienlijk dat het op die diersoort gemunt had.
APOBEC-enzymen schijnen een krachtig afweermiddel te zijn. Ze bombarderen het virusgenoom met mutaties om er voor te zorgen dat dat virus uitgeschakeld wordt als bedreiging. Het bezit van die enzymen is echter ook link voor een cel, omdat dat geweld zich tegen de eigen cel zou kunnen keren. Het lijkt er inderdaad op dat die enzymen mutaties veroorzaken in tumorcellen.
“Al jaren probeer Erez Levanon met te overtuigen eens te gaan onderzoeken of dit ‘eigen vuur’ zou kunnen worden doorgegeven naar volgende generaties”, zegt Keinan. “Onlangs is duidelijker geworden dat ze een rol spelen in kanker en dat ze mogelijk zouden worden geproduceerd in zaad- en eicellen en we besloten te testen of het overerven van dergelijke gebeurtenissen invloed op de evolutionaire ontwikkeling heeft gehad.”
De ontdekking is vooral van belang, omdat het enzym de neiging heeft vooral die delen van het genoom te veranderen die coderen voor eiwitten en delen die verantwoordelijk zijn voor hun sturing. Dat is een overblijfsel van hun primaire functie in de virusafweer. Veel virussen hebben een enkelstrengig RNA- of DNA-genoom en DNA dat gebruikt wordt als sjabloon voor eiwitten is, tijdelijk, ook enkelstrengig. Voor het enzym lijken die twee op elkaar.
‘Handtekening’
De onderzoekers keken naar de ‘handtekening’ van mutaties bij primaten in het verleden, met speciale aandacht voor APOBEC3, omdat dat enzym zich evolutionair had ontwikkeld in diverse subtypes, elk met een unieke mutatie’handtekening’. De onderzoekers wisten dat het enzym een bepaald motief in DNA herkenden en het grijpt alleen aan op een van de DNA-‘letters’ voor de mutatie. Een andere aanwijzing is dat alle mutaties vlak bij elkaar plaatsvinden.
Op basis van voorzichtige criteria, ontdekten ze duizenden van die unieke veranderingen in primaatgenomen en, ter controle, geen enkele in andere gewervelden zoals muizen. Levanon: “Het opmerkelijke is dat een versnelde evolutie in een enkele generatie een grote verandering teweeg kan brengen. Het is net een loterij: of er gebeurt niks, of er gebeurt iets belangrijks.” Die veranderingen zouden kunnen leiden tot tientallen verschillende DNA-‘letters’ binnen een enkel gen. Keinan: “Het is redelijk te denken dat de meeste van deze megamutaties schadelijk zijn en verdwijnen, maar we zien dat een groot deel heeft overleefd. Die zijn oververtegenwoordigd in functioneel belangrijke delen van het genoom, hetgeen doet vermoeden dat die mutaties voordeel opleverden.”
Bron: Science Daily