180 Miljoen basen van een vliegje

`Revolutionair', dat is de enige manier waarop fruitvlieg-onderzoeker prof.dr. W. van Delden het weet te omschrijven. Gisteren maakte het tijdschrift Science bekend dat het genoom van de fruitvlieg is opgehelderd: de basenvolgorde en het aantal genen (maar nog niet de functie ervan) is vastgesteld. ``Ons onderzoek komt hiermee in een geweldige stroomversnelling'', aldus Van Delden, die verbonden is aan de vakgroep Genetica van de Rijksuniversiteit Groningen.

De fruitvlieg Drosophila melanogaster is het tweede complexe organisme waarvan het erfelijk materiaal in kaart is gebracht. In 1998 werd de complete DNA-volgorde van de rondworm C. elegans bekend. Het gisteren gepubliceerde werk biedt onderzoekers als Van Delden een zee aan nieuwe mogelijkheden. ``We bestudeerden fruitvliegen vooral van de buitenkant. Maar nu kunnen we een relatie leggen tussen het DNA en de uiterlijke verschijningsvorm.'' Van Delden noemt veroudering als voorbeeld. Een volwassen fruitvlieg leeft bij kamertemperatuur 50 tot 60 dagen. Ligt de temperatuur om en nabij de 15 °C dan halen ze gemakkelijk 100 dagen. ``Als ik de mannetjes apart zet, en ik laat ze niet paren, dan leven ze ook makkelijk twee keer zo lang als normaal'', zegt Van Delden. En bij een temperatuur boven de 31 °C worden de insecten ineens steriel. ``Je zou dolgraag willen weten hoe die invloed van de temperatuur in het DNA is terug te zien en hoe zich dat vertaalt in cellulaire processen.''

Het Amerikaans/Europees/Australische team dat het genoom van de fruitvlieg heeft gekraakt, verwacht dat het werk meer inzicht kan geven in menselijke ziekten. Van de mens zijn 289 genen bekend die een rol spelen bij ziekten, zoals diabetes, kanker en de ziekte van Alzheimer. Van die 289 zijn er inmiddels 177 teruggevonden bij de fruitvlieg. Daaruit blijkt eens te meer hoezeer organismen op elkaar lijken in hun genetische opmaak. Bij processen als de embryonale ontwikkeling, de celdeling, het tikken van de biologische klok en veroudering, zijn bij verschillende organismen vaak dezelfde genen betrokken.

Uit het gisteren gepubliceerde werk blijkt dat het genoom van de fruitvlieg bestaat uit 180 miljoen baseparen, de chemische bouwstenen van het DNA. In elke cel van de fruitvlieg is deze DNA-code aanwezig. Uit de analyse blijkt bovendien dat het genoom van de fruitvlieg 13.600 genen bevat. Het totale DNA van de mens bevat 3 miljard baseparen en is daarmee 16 keer zo groot als dat van de fruitvlieg. Maar het aantal genen van de mens wordt geschat op 100.000. Slechts zeven keer zo veel als bij de fruitvlieg. ``De totale hoeveelheid DNA zegt niks over het aantal genen, of over de complexiteit van een organisme'', aldus Van Delden. Treffend voorbeeld daarvan is de rondworm C. elegans. Het genoom van dit dier telt 97 miljoen baseparen. Bijna twee keer zo weing als de fruitvlieg. Logisch, zou je denken, want zo'n worm is niet zo complex als een fruitvlieg. Maar het erfelijk materiaal van C. elegans (959 cellen groot) telt ruim 19.000 genen. En dat is zeker een kwart méér dan de fruitvlieg (ongeveer tienduizend cellen groot). ``We komen er steeds meer achter dat het niet alleen gaat om het hebben van genen'', zegt Van Delden. ``Belangrijk is ook de timing van het aflezen, hoe beïnvloeden al die genen elkaar en hoe opereren ze als een complex systeem. Over de regulatie en de organisatie van het DNA weten we nog erg weinig.''

vingeroefening

De nu geleverde prestatie is vooral een bewijs dat de nieuwe aanpak, twee jaar geleden voorgesteld door genenjager Craig Venter, succesvol is. Met DNA-machines worden stukken DNA gelezen die vervolgens door krachtige computers in de juiste volgorde worden gezet. De onderzoekers hadden niet meer dan een jaar nodig om het genoom van de fruitvlieg op te helderen. Van Delden: ``Het was een vingeroefening voor de grote klus: het kraken van het menselijk genoom.'' De eerste ruwe schets daarvan wordt over een aantal maanden verwacht.

Behalve als onderzoeksmodel voor menselijke ziekten, is de fruitvlieg ook vanuit evolutionair oogpunt interessant. Wereldwijd komen er 2500 soorten fruitvliegen voor. Een derde daarvan komt op de Hawaiaanse eilanden voor. Die soorten zijn daar in de afgelopen miljoenen jaren geëvolueerd. Er zijn soorten die net een halve centimeter groot zijn. Anderen meten 2,5 centimeter. Sommige hebben een ronde kop, andere hebben de kop van een hamerhaai. ``Als je vanuit het noorden naar de evenaar gaat, worden de fruitvliegen over het algemeen steeds kleiner. Je zou nu kunnen nagaan hoe dat op genetisch niveau wordt geregeld'', zegt Van Delden, die zelf nooit op de Hawaiaanse eilanden is geweest. Wel heeft de Groningse geneticus ooit een promovendus gehad die vanuit het Panama-kanaal naar Zuid-Chili reisde en onderweg allerlei fruitvliegjes verzamelde. ``Hij is daar ergens nog anderhalve dag in gijzeling genomen door guerilla's. Gelukkig heeft hij het overleefd.''

Eén probleem is nog niet opgelost met de publicatie in Science: het kweken en het houden van de fruitvliegen. Gedurende de 90 jaar dat D. melanogaster al een `huisdier' van de genetici is, hebben ze aan de omslachtige en arbeidsintensieve manier van de fruitvliegkweek weinig veranderd. ``We hebben hier miljoenen en miljoenen individuen. Je praat over honderden stammen die je allemaal in leven wilt houden. Het voeren kost veel tijd. En de beesten nemen veel ruimte in beslag'', aldus Van Delden. Het zou handiger zijn om per stam een aantal individuen op te slaan in de vriezer. Heeft een onderzoeker een stam nodig, dan ontdooit hij gewoon een paar individuen. Van Delden: ``Er zijn al heel wat pogingen gedaan. Bijvoorbeeld om fruitvliegen in glycerine op te slaan. Maar dat is tot op heden niks geworden. Ondanks alle vooruitgang blijft het kweken van fruitvliegen een ouderwets karwei.''