#153 Heen en weer stappen in de erfelijkheidsleer

Heen en weer stappen in de erfelijkheidsleer

Als het over erfelijkheidsleer of genetica gaat hoor je al gauw trefwoorden als chromosomen, mutaties, genen en DNA. Lang voor die vindingen werden gedaan dachten mensen na over hoe erfelijke eigenschappen worden doorgegeven. Maar dat gebeurde zonder de mechanismen te kennen en dat gold van de oudheid tot aan Darwin aan toe. Al heel lang probeerden mensen door selecteren en kruisen van gewassen een betere oogst te krijgen en profitabelere dieren te fokken. En ook van hun eigen afstamming ging altijd een grote fascinatie uit. Tot voor 150 jaar had men geen goed idee van hoe die eigenschappen werden doorgegeven, en eigenlijk ook niet van wat er tijdens de voortplanting gebeurde,

Eén van de eerste ideeën over erfelijkheid die we kennen kwam van de Griekse filosoof Hippocrates. Hij dacht dat onze eigenschappen, de erfelijkheid van alles (pangenese), aangeboren of tijdens het leven verkregen, in kleine deeltjes zaten die door ons lichaam zwerven. Dat idee had nog heel lang aanhangers, tot aan Darwin toe. Hij gaf de deeltjes een mooie naam (gemmules) die in alle cellen zouden zitten en hij ging ook mee met de overerving van verworven eigenschappen. Darwin werd beinvloed door Lamarck, een iets vroegere denker over evolutie. Lamarck propageerde kort gezegd de gedachte dat de giraffe die veel bladeren van hoge bomen eet en daardoor een lange nek krijgt die eigenschap doorgeeft aan de kinderen. Dit “Lamarckianisme” speelt in de moderne genetica die uitgaat van DNA als drager van het erfelijk materiaal geen rol. Alhoewel, inmiddels weten we nu wel dat gebeurtenissen in het leven uitwerking hebben op micro-RNA dat de aflezing en omzetting van DNA aanstuurt (epigenetica), en daarmee is door de achterdeur een vorm van Lamarckianisme weer terug.

Aristoteles was het niet eens met het pangenetisch denken van Hippocrates, want hij dacht dat al onze eigenschappen in zaadvloeistof (semen) zat dat door ons lichaam stroomt. Door menging van vrouwelijke en mannelijke semen kregen kinderen de eigenschappen van beiden. Ook dat idee bleek uiteindelijk zo gek nog niet zoals we zullen zien. Tweeduizend jaar later ontdekte van Leeuwenhoek onder zijn microscoop zaadcellen (met staart) in het sperma. De eeuwen daarna meenden velen kleine mensjes in lichaamscellen te zien onder de microscoop, en een brandende vraag was of dat mensje nu in de zaadcel of in de eicel zat. Een tijdgenoot van Darwin, de monnik Mendel ontdekte dat er wetmatigheden in de overerving van eigenschappen zaten door kruisingsproven met erwten. Geheel los daarvan kwam men aan het eind van de 19^e eeuw tot de conclusie dat in de celkernen erfelijk materiaal moest zitten. Bij celdeling zag men dat samengebald materiaal uit de celkern in de vorm van chromosoom-paren zich verdubbelt en over de twee genetische identieke dochtercellen verdeeld wordt. Dit proces dat mitose genoemd wordt onderscheidt zich van de geslachtelijke vermeerdering. Daarbij worden eerst vrouwelijke (eicellen) en mannelijke geslachtscellen (sperma) gevormd. In de gameten zoals de geslachtscellen heten, ontstaan in een proces dat meiose heet zit alleen de helft van de chromosomenparen. Bij de bevruchting komen dan nieuw samengestelde chromosomen afkomstig van man en vrouw samen en ontstaat een nieuw individu. A la Aristoteles, maar dan een beetje anders.

Er kwamen nog veel meer processen die onze genen beïnvloeden aan het licht, zoals mutatie en recombinatie. Veel kennis, onder andere over de rangschikking van genen kwam van kruisingsproeven met bananenvliegen. Tezamen met de genetische inzichten van Mendel en de evolutie door natuurlijke selectie van Darwin ontstond een nieuw genetisch onderbouwd evolutie model dat we nog steeds kennen als de nieuwe synthese. Wat nog ontbrak was de feitelijke biochemische drager van erfelijke eigenschappen in de chromosomen. Lang dacht men aan eiwitten , maar in 1944 werd duidelijk dat het wel eens desoxy-ribo-nucleinezuren zouden kunnen zijn, oftewel DNA. In 1953 ontstond het beroemde model van DNA, de dubbele helix, bestaand uit suiker- en fosfaatgroepen en vier gepaarde stikstofbasen met de afkortingen A, T, G en C. A ligt altijd tegenover T en G tegenover C, en tezamen vormen ze de genetische code. Het model verklaart simpel hoe DNA zich kan verdubbelen, kan afgelezen worden in een sjabloon (RNA, dit noemt men transcriptie). RNA wordt op zijn beurt in de cel gekoppeld aan een totaal van 20 aminozuren (de translatie), die de basis vormen van al onze eiwitten. Inmiddels kennen we veel meer bijzonderheden van de genetica en zijn de complete gen-sequenties van heel veel organismen, waaronder de mens, beschreven. Toch is het zoals gebruikelijk en leidt al die kennis tot steeds meer vragen. We weten bijvoorbeeld van veel van ons DNA nog niet wat de functie in ons lichaam is.