Zweedse onderzoekers hebben een stukje DNA gevonden dat kan verklaren waarom onze hersenen anders zijn dan die van chimpansees. Dit biedt wetenschappers mogelijk een antwoord op de vraag wat ons mensen zo uniek maakt.
Ons DNA komt voor het overgrote deel overeen met dat van chimpansees. Toch hebben onze hersenen zich door de evolutie heen anders ontwikkeld. Onderzoekers hebben nu een stukje DNA gevonden dat dit verschil mogelijk verklaart. Het bevindt zich in het zogeheten ‘junk-DNA’, waarvan tot voor kort gedacht werd dat het geen functie had.
Evolutie
Chimpansees zijn evolutionair gezien ons meest verwante familielid. Vijf tot zes miljoen jaar geleden scheidden zich onze evolutionaire wegen en vormden zich de chimpansees die we vandaag de dag kennen en de mensachtigen tot wie wijzelf behoren, Homo sapiens. Maar hoewel de twee soorten nog steeds veel op elkaar lijken, bestaan er ook belangrijke verschillen – met name in hersenontwikkeling.
‘Hoewel mensen en chimpansees 99 procent van het DNA delen, zijn menselijke hersenen driemaal groter. Ergens in die zes miljoen jaar moeten er dus veranderingen in ons DNA hebben plaatsgevonden. Zo hebben wij bijvoorbeeld veel meer neuronen, omdat er van het gen dat betrokken is bij het aanmaken van neuronen niet één, maar wel vier kopieën voorkomen in ons genoom’, legt evolutionair geneticus Diana Pereira Fernandes van de Universiteit van Amsterdam uit.
‘Ik geloof dat het brein de sleutel is om te begrijpen wat ons mensen nou mens maakt’, zegt onderzoeksleider Johan Jakobsson, moleculair geneticus aan de Universiteit van Lund. En dus ging zijn team in het DNA op zoek naar datgene wat ons onderscheidt van chimpansees.
Brein in een schaaltje
In plaats van de hersenen van levende mensen en chimpansees te onderzoeken, gebruikten de onderzoekers stamcellen. Jakobsson vertelt in het persbericht dat de stamcellen gevormd zijn uit huidcellen van zowel mensen en chimpansees. Daarna lieten de onderzoekers de stamcellen uitgroeien tot hersencellen. Deze revolutionaire techniek ontving in 2012 de Nobelprijs voor de geneeskunde.
Uit het onderzoek bleek dat in de hersencellen van mensen en chimpansees het gen ZNF557 anders tot uiting komt. Waar het in mensen wel actief is, wordt de expressie van het gen in chimpansees onderdrukt door een repetitief stukje DNA dat zich iets verderop bevindt. Hoe langer dit stukje DNA is, hoe groter de kans dat ZNF557 niet tot uiting komt. Dit heeft grote gevolgen, want ZNF557 heeft een positieve invloed op de hersenontwikkeling door weer een ander gen uit te zetten.
Het was een onverwachtse bevinding, zegt Jakobsson: ‘Het repetitieve stukje DNA bevindt zich in wat ‘junk-DNA’ heet: een lange streng waarvan lang gedacht werd dat het geen functie had. We onderzochten altijd alleen het DNA waarin de eiwitcoderende genen lagen, wat maar twee procent van ons DNA is. Dit suggereert dat de evolutionaire oorsprong van de menselijke hersenontwikkeling nog veel complexer is dan voorheen gedacht.’
Onbekend terrein
Deze bevindingen openen een heel nieuwe wereld voor toekomstige genetische onderzoeken. ‘Onze resultaten tonen aan dat hetgeen dat van belang is voor hersenontwikkeling misschien wel te vinden is in de 98 procent die nog niet eerder onderzocht is’, aldus Jakobsson. Mogelijk leidt dit in de toekomst tot nieuwe genetische verklaringen voor psychiatrische ziekten als schizofrenie – een ziekte die alleen maar in mensen blijkt voor te komen.
‘Van veel neurologische ziekten denken we dat ze zijn ontstaan tijdens de hersenontwikkeling’, reageert ook Pereira Fernandez enthousiast. ‘Hoewel deze repetitieve stukjes niet-coderend DNA tot nog toe geen aandacht hebben gekregen, tonen onderzoeken als deze hun belang aan. Dat is heel fascinerend.’
Maar, benadrukt Jakobsson: ‘We hebben nog een lange weg te gaan. In plaats van verder te gaan met het onderzoek naar die 2 procent coderend DNA, dwingen deze resultaten ons nu ons te richten op de volle 100 procent – een hele uitdaging.’
