Vogel bezuinigt op DNA om beter te kunnen vliegen

Vogels hebben niet alleen holle botten en superdroge lichtgewicht urinekristallen, ze bezuinigen zelfs op hun DNA om gemakkelijker te kunnen vliegen. Dat hebben medewerkers van Pennsylvania State University aangetoond. Daarbij blijken flinke, sterke vliegers minder DNA te bezitten dan de wat zwakkere fladderaars, die op hun beurt toch nog zuiniger met DNA zijn dan loopvogels als struisvogel en kiwi. Ook vleermuizen bezitten een veel kleiner genoom (dat is het totale 'genenpakket') dan andere dieren van vergelijkbare grootte. (Nature, 5 oktober)

De 165 onderzochte vogelsoorten bezaten gemiddeld maar 2,8 picogram (10- gram) DNA per cel, zoogdieren gemiddeld wel 8. Het is opvallend, dat het totale vogelgenoom een stuk kleiner is dan dat van hun nauwste verwanten, de reptielen, en ook kleiner dan dat van amfibiën en zoogdieren. Blijkbaar gaat het hier dus niet om een primitieve eigenschap, maar om een evolutionaire aanpassing. Het genenpakket van de vogels wordt ondermeer verkleind door wat in het jargon short period sequence interspersion heet.

Het was al lang bekend dat DNA over het algemeen flink wat junk DNA bevat, het 'rommel-DNA', dat niet voor eiwitten codeert, en bij het 'overschrijven' van de erfelijke informatie door het boodschapper RNA eerst wordt weggeknipt. Bij de mens bestaat vermoedelijk wel 90 procent van al het DNA uit dergelijk nonsens- of junk DNA. De onderzoekers wilden graag weten of vogels vooral op junk DNA bezuinigen, of dat de 'bezuinigingen' ook de genen treffen die voor de eiwitten coderen. DNA-onderzoekers spreken van introns (het niet-coderend DNA) en exons (het coderend DNA).

In het onderzoek vergeleek men 111 introns en 141 exons die zowel bij de kip als bij de mens voorkomen. Er werd gekeken naar 31 genen waarvan de basenvolgorde in de databank bekend was. De menselijke introns bleken aanmerkelijk langer, gemiddeld 245 basenparen langer, dan die van de kip. kennelijk is er bij de kip al heel wat junk-DNA geschrapt. De exons daarentegen waren bij de mens gemiddeld maar twee basenparen langer dan die van de kip, een gegeven dat statistisch niet significant is. Vooral op de langste introns is bij de kip flink bezuinigd, en dan niet door hele stukken DNA weg te laten, maar hier en daar telkens een plukje (in de genetica heet het wegvallen van een stukje DNA een deletie). Het DNA-verlies bij de vogel-introns hield geen verband met een significante verandering in het nucleotidengehalte: Menselijke introns bezitten gemiddeld 56 procent van de basenparen G+C (guanine en cytosine), en vogel-introns bijna net zoveel, namelijk 55 procent.

Naar de wijze waarop deze aanpassing is ontstaan, kan men alleen maar gissen. Volgens sommige onderzoekers stammen alle moderne vogels af van één groepje voorouders dat de ramp overleefde waarbij zo'n 65 miljoen jaar geleden de dinosaurussen plotseling uitstierven. Dat is genetisch gezien een vrij smalle basis. In theorie is het mogelijk, dat deze vogelvoorouder toevallig weinig DNA bezat en dat die min of meer toevallige mutatie aan alle toekomstige vogels is meegegeven. Het feit dat er veel verschillende losse stukjes DNA uit het vogelgenoom blijken te onbreken duidt echter niet op één mutatie, maar eerder op een geleidelijke aanpassing in de loop van een lange tijd.

    • Marion de Boo