Het staat nu vast: de lesboeken genetica moeten worden herschreven. Wetenschappers hebben onomstotelijk aangetoond dat erfelijke eigenschappen niet alleen worden bepaald door de DNA-volgorde.
Een van de belangrijkste stellingen van de genetica lijkt definitief onderuit te zijn gehaald. Lange tijd gingen genetici er van uit dat een organisme nieuw verkregen eigenschappen alleen kan overdragen op nakomelingen als die nieuwe eigenschappen het gevolg zijn van wijzigingen in de DNA-volgorde. In de afgelopen decennia verloor die zienswijze al het nodige terrein, omdat er aanwijzingen opdoken dat het ten onrechte andere vormen van overerving uitsluit. Die andere vormen van overerving, waarbij de DNA-volgorde geen rol speelt in de informatieoverdracht van ouder op kind, worden epigenetische overerving genoemd. Onderzoekers van de universiteit van Groningen komen nu met bewijs dat de laatste twijfel wegneemt, en onomstotelijk aantoont dat epigenitische overerving inderdaad bestaat. De onderzoekers, die onder leiding staan van geneticus Frank Johannes, doen verslag van hun ontdekking in het vakblad Science Express.
Het bewijs van Johannes en zijn collega’s kan het best worden vergeleken met de manier waarop genetici zo’n eeuw geleden bewezen dat chromosomen de erfelijkheidsdragers zijn. Er bestonden in die tijd al enige jaren concrete aanwijzingen dat chromosomen een cruciale rol spelen bij de overerving. Toch verstomde de kritiek op de chromosoomtheorie pas echt toen de beroemde Amerikaanse geneticus genaamd Thomas Hunt Morgan aantoonde dat de aanwezigheid van specifieke eigenschappen afhing van de aanwezigheid van specifieke chromosomen. Zo ontdekte Morgan bijvoorbeeld dat de fruitvliegjes in zijn laboratorium alleen witte ogen hadden als ze in hun celkernen het Y-chromosoom meedroegen.
‘Bij mannen ruikt het meer naar kaas, bij vrouwen naar ui’: verrassende verhalen over microben
Ze zitten op je neus, op je bord, in je darmen, onder je voeten. Te klein om met het blote oog te zien, met oneindig veel en ...
Johannes en zijn collega’s hebben nu een soortgelijk bewijs voor epigenetische overerving gevonden. Ze gebruikten daarvoor geen fruitvliegjes, maar een plantensoort genaamd zandraket (Arabidopsis thaliana). De onderzoekers kweekten afstammingslijnen van plantjes die allen een vrijwel identieke DNA-volgorde en dus ook dezelfde genen hadden. Vervolgens blokkeerden de onderzoekers een aantal genen, waardoor die genen niet langer afgelezen konden worden en daarmee hun functie verloren. Daarbij zorgden de onderzoekers ervoor dat iedere afstammingslijn een eigen uniek profiel kreeg van welke genen wel en welke genen niet ingeschakeld stonden.
De uitkomst van de proef wees onweerlegbaar op epigenetische overerving. Het profiel van aan- en uitgeschakelde genen bleek overerfbaar: nakomelingen bleken hetzelfde profiel te hebben als hun moederplantjes. Bovendien gold dat die profielen konden worden ‘gekoppeld’ aan bepaalde planteigenschappen, waaronder bloeitijd en wortellengte. Met andere woorden: plantjes met een zeker profiel hadden een andere bloeitijd en een andere wortellengte dan plantjes met een ander profiel. Ondanks dat de DNA-volgorde van alle plantjes aan elkaar gelijk was, verschilden de plantjes dus van elkaar, en bleken die verschillen ook nog eens overerfelijk.
‘Dit is een echte doorbraak’, laat Johannes weten. ‘Het verandert de manier waarop we tegen erfelijkheid aankijken.’
Voor het in- of uitschakelen van genen maakten de onderzoekers overigens gebruik van DNA-methylatie. Hierbij bindt een methylgroep (CH3-groep) aan het DNA, waardoor de structuur van het DNA-molecuul verandert en het niet meer afgelezen kan worden.
Bij dieren, waar DNA-methylatie een belangrijke rol speelt in celdeterminatie, wisselt het profiel van in- en uitgeschakelde genen voortdurend. De resultaten van Johannes’ onderzoek gelden dan ook alleen voor planten; bij dieren is de aan- of uitschakeling van een gen niet overerfbaar.