Honden zien er soms knotsgek uit. Grappen over hoe teckels eruitzien als worstjes of uiteraard hotdogs, worden nooit oud. Weer andere honden zijn hilarisch rond, dik en rimpelig of juist torenhoog en slank. Amerikaanse onderzoekers onthulden vorige week de DNA-geheimen achter deze merkwaardige vormen. Een schoolvoorbeeld van evolutie, oeroude biotechnologie en hoe onderzoekers genen ontdekken. Darwin zou trots zijn.
Haast dagelijks lees je erover: onderzoekers melden dat ze weer een nieuw gen hebben gevonden, en vertellen erbij wat dat gen doet. Maar hoe weten ze dat?
Dat valt prima aan de hand van mooie voorbeelden uit te leggen, maar geen is zo sprekend als degene die vorige week in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) verscheen. Bioloog Mark Neff en zijn collegas beschrijven hoe ze bij de hond 155 grotendeels onbekende genen opspoorden die het uiterlijk van honden bepalen. Ze vonden genen voor korte pootjes, vachtlengte en als hoogtepunt wijzen ze met zekerheid het gen aan dat de Shar-Pei-hond zijn aandoenlijke rimpels geeft.
Het werk van Neff en zijn collegas is zon mooi schoolvoorbeeld voor DNA-onderzoek om verschillende redenen. De eerste: de biologen hebben zich behoorlijk uitgesloofd om goede DNA-detectives te zijn. Ze wilden niets missen, en dus plozen ze elk detail na om de juiste genen bij de pootjes, haren en rimpels te plaatsen. De tweede reden: bij honden zie je de belangrijkste DNA-verschillen direct aan de buitenkant. Althans, dat nemen onderzoekers aan omdat de hond sinds zijn afstamming van de wolf vooral qua uiterlijk is veranderd, juist omdat mensen ze op een gegeven moment puur op uiterlijk fokten voor vreemde verhoudingen als korte pootjes en een lang lijf.
DNA: hoe zit het ook alweer?
DNA is een molecuul dat zowat elk organisme op aarde draagt. Erin opgesloten zitten recepten om zon organisme te bouwen, gecodeerd in vier stoffen, bekend als de letters T, C, A en G. Elke cel in jouw lijf draagt een kopie van hetzelfde DNA-molecuul met daarin de gecodeerde recepten om jou te bouwen. Honden dragen hetzelfde DNA-molecuul, maar de receptencode is anders; die is typisch honds. Toch zijn niet alle hondenrassen hetzelfde, en dus zullen zij elk een iets ander receptenboekje in hun DNA dragen. Op sommige plekken in het honden-DNA is de code bijvoorbeeld T T A G G C, terwijl dit bij een ander ras T T C G G C is. Genetici zijn in deze verschillen geïnteresseerd, omdat ze geheimen over de recepten ook wel genen in de code onthullen.
De DNA-onderzoekers verwachtten daarom dat elk ras een of meer unieke stukjes DNA draagt die kenmerkend zijn voor eigenschappen die zo typisch zijn voor dat ras. Zoals korte pootjes of rimpels. Om zoveel mogelijk nieuwe genen te ontdekken kozen de Neff en zijn collegas daarom expres voor hondenrassen die flink zijn doorgefokt en nauwelijks op elkaar lijken. En dus verzamelden de biologen bijvoorbeeld stevige herdershonden, met hun redelijk lange poten, tengere poedels met korte pootjes, flapoor-labradors met hun korte haren, kleine Jackrussels en rimpelige Shar-Pei-hondjes. In totaal hadden ze 10 rassen en 275 honden bij elkaar gesprokkeld.
Vervolgens analyseerden Neff en zijn collegas van elke hond het DNA en plaatsten alle 275 genomen als een puzzel naast elkaar. En nu maar verschillen zoeken. In werkelijkheid is dat knap lastig. Het DNA in alle wezens verandert zo nu en dan wel eens per toeval het muteert zonder dat het een zinnig verschil voor het dier of plant inhoudt. Dat betekent dat van alle unieke stukjes DNA die de wetenschappers tegenkwamen, slechts een klein deel belangrijk is voor hondenuiterlijk en door fokken is veroorzaakt.
Gelukkig hebben DNA-onderzoekers verschillende trucs achter de hand om onderscheid te maken tussen belangrijke en onbelangrijke genen. De meest logische is deze: is er een bepaald stukje DNA-volgorde dat je alsmaar bij één ras vindt, terwijl de andere rassen het niet hebben? Dat is geen toeval meer, maar een belangrijk gen. Voor de honden-DNA-detectives kwam dat goed uit, want ze vonden nogal wat van die unieke genen. Van alle 155 genen die uiteindelijk bepalend voor uiterlijk bleken, was tweederde uniek. Zulke genen kwamen bij één of hooguit twee hondenrassen voor. Daarbij hoort ook een gen dat alleen het rimpelige Shar-Pei hondje bezit. Inkoppertje voor Neff de andere biologen: dat gen is voor de rimpels. Zeker weten deden ze dat nog niet, maar daarover later meer.
Voor genen die bij meer dan twee rassen voorkwamen, zat het speurwerk wat ingewikkelder. Denk maar aan pootlengte. Dat is niet zo zwart-wit als wel rimpels of geen rimpels: honden zijn niet netjes verdeeld in rassen met superkorte poten of ellenlange stelten, en hebben daar ook geen aparte DNA-code voor. Je hebt tenslotte ook honden met doodnormale poten, die niet bijzonder lang of kort zijn.
Om de subtiele verschillen toch te kunnen vinden, maakten de biologen van alle 275 honden een DNA-kaart. Op zon kaart zie je dan een patroon. Ook van elke eigenschap, zoals pootlengte of lichaamsgrootte, maakten de onderzoekers zon patronenkaart. Toen de wetenschappers deze kaarten over elkaar heen legden, konden ze snel zien welk soort DNA bij welke eigenschap past. Overigens waren de kaarten van de biologen in werkelijkheid getallen, en maakten ze berekeningen om de kaarten over elkaar te leggen.
Daar zijn we dan: 155 genen voor hondenuiterlijk. Althans, waarschijnlijk. Want wat je tot dusver hebt gelezen van het hondenonderzoek, is puur rekenkundig detectivewerk. Écht achterhalen wat een gen doet kan alleen met een experiment. Dan vergelijk je twee dieren waartussen het enige verschil het gen is dat je wilt onderzoeken.
Om hun vermoedens kracht bij te zetten, deden Neff en zijn collegas zon experiment bij één van hun nieuw ontdekte genen: het zogenaamde HAS2-gen, een gebied op het DNA dat de Shar-Pei vermoedelijk zijn rimpeligheid geeft.
De keus voor de Shar-Pei is niet zo vreemd, want er bestaan namelijk ook Shar-Pei-hondjes zonder rimpels. Ze lijken verder veel op elkaar, dus dat is makkelijk vergelijken. De biologen namen 32 gerimpelde en 18 gladde Shar-Pei-honden, en vergeleken de DNA-volgorde op het HAS2-gen. Niet verbazingwekkend ontdekten ze dat het HAS2-gen van de gerimpelde honden behoorlijk anders was dan dat van gladde honden.
Een DNA-feitje erbij: HAS2 is nu zeker weten een gen voor huidontwikkeling, en bij Shar-Pei het verschil tussen rimpels en gladde huid.
Als laatste detail maakt Neffs onderzoek inzichtelijk hoe snel evolutie op het uiterlijk van dieren kan werken. Dat was tot nog toe deels een mysterie: heeft de hond tijdens al dat fokken nieuwe genen gevormd, raakte hij oude genen kwijt, of leidde vooral het doorfokken van bestaande genen tot de uiteenlopende vormen; worstachtig, harig, flapoor of rimpelhuid? Het tweede, schrijven de biologen. Volgens hen liggen veel van de nieuw ontdekte genen in DNA-gebieden die zelf weinig doen, maar vooral andere genen beïnvloeden. Dat klopt met het idee dat eigenlijke bouw van honden voor alle rassen hetzelfde is, maar door een mysterieuze kracht uit verhouding lijkt getrokken.
(Kennislink)
|
mailgroep huisdieren
