Genoom Afrikaanse klauwpad onthult spannende evolutie
Evolutionair niet zo lang geleden, zo’n zeventien miljoen jaar, kwamen twee soorten klauwpadden elkaar tegen in de vochtige warmte van een Afrikaans regenwoud. Laten we ze Es en El noemen.
Es en El waren verre familieleden, ergens in de geschiedenis was er een gemeenschappelijke voorouder geweest. Enfin, hoewel ze niet van dezelfde soort waren, was de aantrekkingskracht groot, en van het een kwam het ander, namelijk een heleboel kleine padjes met van allebei de soorten een complete set chromosomen, want zo gaat dat als twee verschillende soorten samen voor nakroost zorgen. Bij zoogdieren levert dat onvruchtbare nakomelingen op, maar bij gisten, planten, vissen en amfibieën kan er een chromosoomverdubbeling optreden die kan worden doorgegeven aan een nieuwe generatie. In dit geval ontstond er een nieuwe soort: Xenopus laevis, oftewel de Afrikaanse klauwpad. Tot op de dag van vandaag heeft deze een dubbele chromosoomset: één L en één S van vader, en één L en één S van moeder, dus vier in totaal: tetraploïd. Normaal is een lichaamscel diploïd, met twee van elk van de chromosomen (één van vader en één van moeder).
Miljoenen jaren later werd Xenopus laevis een geliefd proefdier voor ontwikkelingsbiologen (de eerste zwangerschapstest!) en celbiologen en zo kwam het dat zijn dubbele genoom en het ontstaan daarvan werd ontrafeld door Amerikaanse, Japanse en Radboud-onderzoekers. Hierbij brachten de Nijmegenaren hun specialiteit in, namelijk hun kennis van de epigenetica. Dat is de studie van de ‘leesinstructie’ die om het DNA heen ligt: epigenetische instellingen zorgen er bijvoorbeeld voor dat cellen zich kunnen specialiseren. Ook de verbetering van de gen-annotatie van Xenopus laevis is werk van Radboud-onderzoekers – er is nu meer bekend over welk gen zich waar op het genoom bevindt.
Volgens Gert Jan Veenstra, hoogleraar Moleculaire Ontwikkelingsbiologie aan de Radboud Universiteit en een van de auteurs van de Nature-studie, maakt het dubbele genoom deze klauwpad een interessant voor het onderzoek naar genoomevolutie. Vergelijking met X. tropicalis, een andere Xenopus soort zonder genoomdubbeling, maakt het mogelijk om te reconstrueren hoe het oorspronkelijke genoom eruit gezien moet hebben. ‘De chromosomen S en L zijn niet even actief. In de cellen lijkt een gevecht aan de gang. De lange L-chromosomen weten zich het best te handhaven, de toch al kortere S-chromosomen worden steeds kleiner en brokkelen af. Je zou kunnen zeggen dat de L-chromosomen dus steeds meer de overhand krijgen op S. Gendegradatie gebeurt ook in cellen met maar één paar chromosomen, maar dan is het eerder dodelijk. In deze pad wordt het uitvallen van een gen op het ene chromosoom gecompenseerd door datzelfde gen op het andere. Hij blijft dus leven met kapotte of slijtende genen.'
Geen opmerkingen: