Aap / Mens

Hoe verschilt de mens van de chimpansee? In Leipzig is een instituut opgericht om die vraag te beantwoorden. `De chimp lijkt veel meer op de mens dan we denken.'

Wolfgang Enard schudt zijn hoofd. ``Nee, we gaan geen pratende aap maken'', zegt de promovendus, verbonden aan het Max Planck Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig. Enard is onrustig. Samen met enkele collega's heeft hij een gen opgespoord dat nauw samenhangt met het menselijk taalvermogen. Het artikel erover is zojuist verschenen in Nature (15 aug). ``En nu word ik gek gebeld door de media'', zegt de moleculair bioloog, terwijl hij twee koppen koffie inschenkt. Zojuist was Time Magazine aan de lijn, nu wacht hij op een telefoontje van een Duitse radiozender. De vondst trekt aandacht, want hij kan een doorbraak markeren in de evolutie van het menselijk taalvermogen, een van de meest typische kenmerken van de moderne mens. Ook chimpansees, gorilla's en resusapen bezitten het desbetreffende gen, het zogeheten foxp2-gen, maar bij de mens heeft het een kleine verandering ondergaan. Die verandering moet ergens in de laatste 200.000 jaar zijn opgetreden, zo heeft Enard berekend. Dat valt mooi samen met het ontstaan van de moderne mens, Homo sapiens, zo'n 150.000 jaar geleden.

Of die minieme verandering inderdaad samenhangt met het ontluiken van het complexe taalvermogen? Enard – ongeschoren, stugge donkere haren en een vaal zwart T-shirt – is voorzichtig. ``Dat idee is erg wankel'', zegt hij. ``Maar ik geef toe, het is een waarschijnlijke kandidaat.'' Helaas zal hij het ultieme bewijs nooit in handen krijgen. Daarvoor zou hij de menselijke variant van het gen moeten inbrengen bij een chimpansee, om te zien of dat een primaat oplevert die `aap', `noot' en `mies' kan zeggen. Enard betwijfelt zelf trouwens of dat ene extra gen een `pratende aap' zou opleveren. Hij denkt dat er veel meer genen betrokken zijn geweest bij de evolutie van het menselijk taalvermogen. Maar goed, zo'n experiment is toch `außer Frage'. Enard: ``Het is ethisch onmogelijk.'' Als alternatief zou hij nog op zoek kunnen gaan naar een mens die de chimpansee-variant van het gen heeft. ``Zo iemand loopt vast wel ergens rond. Maar hoe vind je die in godsnaam?''

In dit Max Planck instituut houden psychologen, primatologen, antropologen en moleculair biologen zich allemaal met maar één ding bezig, de evolutie van de mens. Centraal staat de vraag: wat maakt hem nou precies tot wat hij is? Hoe, waar en wanneer is hij geëvolueerd? Daarom worden sociaal gedrag, cognitieve vaardigheden, taalvermogen en genetische samenstelling van allerlei volken, en van andere primaten, met elkaar vergeleken. Het instituut is vijf jaar geleden opgericht, en heeft in korte tijd allerlei topwetenschappers weten aan te trekken. In het jaar van oprichting maakte geneticus prof.dr. Svante Pääbo, een van de vier wetenschappelijk directeuren van het instituut, meteen naam doordat hij DNA uit een bot van een Neanderthaler had weten te halen – een tour de force, schreef Science. Er werken nu 250 mensen. Over een paar jaar zijn het er naar verwachting 400. Naar een nieuwe behuizing wordt inmiddels gezocht. Het instituut beschikt over een van de grootste primatenpopulaties ter wereld. Die huist in de Leipzig Zoo, een paar kilometer verderop. Op een gebied van dertien vierkante kilometer worden gorilla's, chimpansees, bonobo's en orang-oetans gehouden.

``Uniek aan ons is ons vermogen om te imiteren'', zegt psycholoog prof.dr. Michael Tomasello, een van de andere wetenschappelijk directeuren van dit Max Planck instituut. ``Als je als kind zou opgroeien op een onbewoond eiland, zouden je cognitieve gaven niet zo heel veel verschillen van die van een mensaap. Maar wij hebben het vermogen om alles te leren wat anderen hebben uitgevonden. Dan doen mensapen niet. Nou ja, misschien een beetje. Maar lang niet zo effectief als de mens.

misverstanden

Een paar deuren verder reageert primatoloog prof.dr. Christophe Boesch geprikkeld. ``Verschillen? Hoezo verschillen?'' zegt Boesch – ook wetenschappelijk directeur. Volgens hem bestaan er veel misverstanden over de zogenaamd unieke eigenschappen van de mens. ``Eerst werd gezegd dat alleen de mens cultuur heeft'', aldus de primatoloog, die net een dag terug is van het Taï National Park in Ivoorkust waar hij, samen met zijn vrouw Hedwige, al jaren een onderzoeksstation heeft. Maar twee jaar geleden is definitief bewezen dat ook chimpansees en bonobo's cultuur (gedrag dat niet via de genen wordt overgedragen) hebben. Zo variëren chimpansees sterk in hun vlooi-gedrag. In Ivoorkust vangen ze een insect in de vacht van een ander om het vervolgens op de eigen onderarm dood te slaan, maar in het Budongo-bos in Oeganda zetten ze het insect eerst op een blad om het eens goed te bekijken, alvorens het weg te gooien of op te eten. Nog een voorbeeld, zegt Boesch. ``Alleen de mens, of zijn directe voorlopers, zou stenen gereedschappen hebben verzameld op een soort werkplaats. Ook niet waar.'' Hij haalt eigen onderzoek aan, dat drie maanden geleden in Science is gepubliceerd. In het Taï National Park groef Boesch een `notenkraakplaats' op, vlakbij een pandanotenboom. Op minder dan twintig meter van de boom vond hij vier hamerplaatsen. Rond die plaatsen verzamelde hij veertig kilo notenresten en vierenhalve kilo stenen, waaronder 33 hamerstenen. Uit eerdere observaties weet Boesch dat jonge chimpansees er zeven jaar over doen om het beheerst splijten van deze keiharde noten, en het lospeuteren van de inhoud, van hun moeders te leren.

En dan taal. Ooit is beweerd dat alleen de mens gebruik zou maken van symbolen om te communiceren. Ze gebruiken abstracte dingen, zoals gebaren of klanken, die naar andere dingen verwijzen. Maar chimpansees in gevangenschap doen dat ook, zo werd in de jaren zeventig en tachtig duidelijk. ``Dat werd vervolgens meteen geweten aan hun gevangenschap, en hun contact met mensen. Wilde dieren zouden dat niet kunnen'', aldus Boesch. Maar ook dat spreekt hij tegen. Boesch heeft tien jaar geleden zelf gehoord dat foeragerende chimpansees met elkaar communiceren door op omgevallen boomstammen te drummen. Alleen de volwassen mannetjes doen dat. Zo geven ze elkaars positie door in het dichte regenwoud, waar het zicht zelden verder reikt dan twintig meter. Eerst schreeuwt zo'n mannetje luid, vervolgens slaat hij krachtig met handen en voeten op de boom. Dat doet hij elke tien minuten. Boesch ontdekte dat het drummen van Brutus, het alfa mannetje, het meeste effect had. Brutus trommelde eerst op de ene boom, en binnen twee minuten op een andere. Uit de oriëntatie van de twee bomen konden de andere groepsleden opmaken welke richting Brutus opging. Vervolgens gingen zij ook die richting op. Helaas moest Boesch zijn studie voortijdig beëindigen. ``Net toen ik systematisch data wilde gaan verzamelen verdwenen vier van de tien mannetjes. Waarschijnlijk zijn ze vermoord door stropers, die de dieren voor het vlees verkopen'', zegt hij. Binnen drie maanden stopte Brutus met drummen. Boesch heeft vervolgens zes jaar gewacht, in de hoop dat er weer meer sterke mannetjes zouden verschijnen. Maar hun aantal is niet meer boven de zeven uitgekomen. ``Ik heb Brutus nooit meer gehoord'', zegt hij.

Boesch wil maar zeggen: wat weten we nou van chimpansees? Studies in het wild worden pas sinds vijftig jaar uitgevoerd, en zijn volgens hem nog beperkt. En studies in gevangenschap, aan overwegend kleine groepen, zeggen lang niet altijd iets over gedrag in het wild. ``Het is van invloed hoe rijk de omgeving is, en hoeveel problemen je moet oplossen. Een dierentuin is wat dat betreft niet te vergelijken met het regenwoud'', zegt hij. Om de mens goed met de chimpansee te kunnen vergelijken moeten onderzoekers zich eerst maar eens de vraag stellen: wat is een chimpansee?

Boesch kijkt liever naar de twee belangrijkste overeenkomsten tussen mens en chimpansee. Allebei gebruiken ze gereedschappen. En allebei jagen ze om aan vlees te komen. Die twee dingen hebben volgens hem iets mogelijk gemaakt in de verdere evolutie van de mens. Maar wat? Na lang aarzelen geeft Boesch het toe: het ontstaan van taal. Wat dat betreft is er een duidelijk verschil tussen mens en chimpansee. Maar waarom het complexe taalvermogen bij de mens wèl is geëvolueerd en bij de chimpansee niet? ``We weten het niet zeker'', zegt Boesch.

Vergelijkend genetisch onderzoek tussen de mens en de chimp kan daarin meer inzicht geven, zegt psycholoog Tomasello. ``Die verschillen kunnen wellicht verklaren welke genen hebben bijgedragen aan de typische eigenschappen van de mens.'' Hij verwacht wat dat betreft veel van het onderzoek naar autisme. ``Autisten zijn slechte imitators'', zegt hij. ``En ze hebben moeite met het gebruik van symbolentaal.'' Ze missen een aantal eigenschappen die de meeste mensen wel hebben. Misschien hebben ze afwijkingen in genen die belangrijk zijn geweest voor de evolutie van de mens.

hersengroei

Enard is het met Tomasello eens. Het foxp2-gen is een goed voorbeeld. En zo moeten er vast meer genen te vinden zijn. Zeker nu het humane genoom in kaart is gebracht, en het Amerikaanse National Human Genome Research Institute vijf maanden geleden heeft aangekondigd om het in kaart brengen van het chimpansee-genoom hoog op de prioriteitenlijst te zetten samen met het genoom van de kip, de honingbij en de zeeëgel. Als dat gedaan is, kan het grote vergelijken beginnen. Volgens hem is het dan interessant om bijvoorbeeld te kijken naar de genen die een rol spelen bij de hersengroei. Chimpansees hebben een hersenvolume van 450 cc, de mens een van 1000 tot 2000 cc. Enard heeft onlangs, samen met Amerikaanse en Nederlandse collega`s, al ontdekt dat de genetische expressiepatronenen (welke genen op welk moment actief zijn, en welke niet) in de menselijke hersenen enorm zijn veranderd tijdens de evolutie. Veel meer dan bij de mensapen (Science, 12 april).

Ook de genen die betrokken zijn bij de spijsvertering en de aanleg van het maag-darmsysteem zullen verschillen. Zo'n 1,8 miljoen jaar geleden, met het ontstaan van de Homo erectus, neemt het lichaamsgewicht van de vrouwen ineens met 60% toe. De omvang van de kaak en de hoektanden neemt af en de darm wordt een flink stuk korter. De voorloper van de mens heeft dus een ingrijpende verandering in zijn dieet doorgemaakt – de chimpansee waarschijnlijk niet. Dat moet terug te vinden zijn in de genen.

Tot op heden zijn er nog maar weinig genen ontdekt die verschillend zijn bij mens en chimpansee. Behalve het foxp2-gen weet Enard er slechts eentje te noemen. Het gaat om een gen dat een rol speelt bij de vorming van bepaalde suikergroepen op eiwitten en lichaamscellen. Via die groepen kunnen eiwitten en cellen elkaar herkennen. Het is dus een belangrijk gen. Bij de chimpansee is het gen actief, bij de mens niet. ``Maar wat voor gevolgen dat heeft voor de fysiologie van de mens, is niet bekend'', zegt Enard.

De genetici J. Klein en N. Takahata noemen in hun onlangs verschenen boek `Where do we come from? The molecular evidence for human descent' nog twee andere voorbeelden. Mens en mensaap hebben allebei negen genen die een rol spelen bij de aanmaak van keratines, waar nagels en haren van gemaakt zijn. Een van die genen werkt bij de mens niet, en bij de chimpansee wel. De mutatie moet zo'n 240.000 jaar geleden zijn ontstaan, berekenen Klein en Takahata. Maar of dit gevolgen heeft gehad voor de haargroei van de mens is niet duidelijk. Het andere voorbeeld gaat om het gen dat codeert voor tropo-elastine, een onderdeel van het bindweefsel tussen long- en bloedvatcellen. Maar ook hier is niet duidelijk of het verschil gevolgen heeft.

Welke genen zijn nou typisch voor de mens? Daarvoor, zegt Enard, moet je naar de genetische verschillen tussen mens en chimpansee kijken. ``En dat zijn er een heleboel.'' Ons DNA is voor 98,7% identiek. ``Het klinkt alsof we als twee druppels water op elkaar lijken. Maar als je het narekent zijn het erg veel verschillen.'' Het DNA van de mens bestaat uit 3 miljard basen, de erfelijke letters. Neem voor het gemak aan dat we één procent verschillen met de chimp, zegt Enard. Dan kom je uit op een verschil in 30 miljoen letters! J. Klein en N. Takahata trekken de berekening in hun boek verder door. Ze delen die 30 miljoen vervolgens door twee, want het DNA van de chimpansee en de mens hebben de afgelopen miljoenen jaren evenveel veranderingen ondergaan (de snelheid waarmee veranderingen optreden lijkt bij alle primaten gelijk). Ze komen dus uit op 15 miljoen letters die bij de mens de afgelopen 6 à 7 miljoen jaar zijn veranderd – dat is de periode waarin de laatste gezamenlijke voorouder van de chimp en de mens leefde. Daarna splitste de populatie zich op. Uit de ene groep evolueerde de chimpansee, uit de andere de mens. Van die 15 miljoen veranderingen zit ongeveer 97% in het zogeheten junk-DNA, dat voor zover bekend geen functie heeft. Omgerekend zitten dus 450.000 veranderingen in het DNA dat codeert voor eiwitten. Maar niet elke verandering van een erfelijke letter heeft gevolgen voor de aanmaak van het coderende eiwit. Volgens Klein en Takahata gaat er daarom nog zo'n 22% af. Blijven over: 351.000 veranderingen waarmee de typische eigenschappen van de mens verklaard kunnen worden.

selectieve druk

Enard blijft onderzoek doen aan het foxp2-gen. Het is duidelijk dat het belangrijk is geweest voor de evolutie van de mens. Hij onderzocht het gen bij 100 mensen over de hele wereld. Bij 99 was het volkomen identiek. ``Er is blijkbaar een selectieve druk geweest op deze variant van het gen.'' Wie die variant niet heeft, is blijkbaar ernstig in het nadeel. Maar wat die druk is geweest, weet hij niet. ``Misschien is spraak ontstaan als een culturele uitvinding, en werd het op een gegeven moment erg belangrijk gevonden.'' Hij vergelijkt het met de introductie van veeteelt, zo'n 11.000 jaar geleden. Toen kwam er een selectieve druk op het lactase-gen dat een rol speelt bij de afbraak van melksuikers. Voorheen konden alleen kinderen melk drinken. Bij hen was het lactase-gen nog actief, maar bij ouderen werd het uitgeschakeld. Toen de landbouw opkwam, en melk een belangrijk voedingsmiddel werd, steeg de selectiedruk op de genetische variant die melk drinken op volwassen leeftijd mogelijk maakt.

Bij de chimpansee is zo'n belangrijk gen inmiddels ook gevonden. Onderzoekers van het Primatencentrum in Rijswijk publiceren er deze week over in The Proceedings of the National Academy of Sciences. Ze hebben een gen gevonden dat een rol speelt bij de herkenning van en verdediging tegen retrovirussen. Het vertoont extreem weinig variantie bij chimpansees. Een teken dat die variant erg belangrijk is. Volgens de auteurs hebben de chimpansees te maken gehad met een selective sweep: degenen met deze variant overleefden, de anderen niet. De genetische variant moet volgens de Nederlandse onderzoekers bescherming hebben geboden tegen een hiv-achtig virus. De selectie vond ongeveer twee miljoen jaar geleden plaats, berekenden ze. Ongeveer in de tijd dat de chimpansee als soort ontstond.

Enard verwacht veel van het vergelijkend genetisch onderzoek. Vooral ook omdat de moleculaire biologie zulke snelle vorderingen maakt. Hij beseft dat het meeste onderzoek in het teken zal staan van de menselijke gezondheid, en het verbeteren daarvan. Zijn onderzoek is wat dat betreft iets minder belangrijk. ``We zitten hier toch in één grote speeltuin.''

Maar hij maakt zich wel zorgen over de voortgang van het onderzoek. De chimpansees verdwijnen in hoog tempo. Primatoloog Boesch weet het uit eigen ervaring. ``Terwijl ik hier zit wordt het regenwoud in Ivoorkust gekapt, en worden chimpansees vermoord. Men denkt meer te verdienen met de teelt van cacao en koffie.'' Enard vindt dat de mens een opdracht heeft om zijn meest naaste verwanten niet uit te laten sterven. ``Als dat gebeurt hebben we een catastrofe veroorzaakt.''