HERSENGROEI MENS HING MOGELIJK SAMEN MET OUDE MUTATIE

Uit biochemisch onderzoek van fossiele botten van mensachtigen en uit een vergelijking van menselijke en chimpanseegenen blijkt dat een typische menselijke mutatie die mogelijk verband houdt met de groei van de hersenen al zo'n 2,8 miljoen jaar oud is. Het gaat om het gen CMAH dat codeert voor het siaalzuur Neu5Gc, dat bij alle zoogdieren voorkomt maar alleen bij de mens is uitgeschakeld. De onderzoekers vermoeden dat de uitschakeling van dit specifieke type siaalzuur samenhangt met toename van het hersenvolume van de mens, omdat het bij chimpansees en andere zoogdieren in het hele lichaam voorkomt maar duidelijk minder in de hersenen. De onderzoekers denken dat deze aanwezigheid op de een of andere manier verdere hersengroei remde. Uitschakeling van het hele gen zou de mens dan verlossen van die beperking. De CMAH-mutatie vindt plaats ongeveer een half miljoen jaar voordat uit fossielen de groei in menselijk hersenvolume duidelijk aanwijsbaar wordt (Proceedings of the National Academy of Sciences, 3 sept).

De uitschakeling bij de mens van het gen voor dit type siaalzuur (een molecuul aan de oppervlakte van de celmembraan) is een van de vier bekende genen waarin mens en chimpansee verschillen (zie ook het artikel Aap / Mens in W&O van vorige week). Bij andere mensapen is Neu5Gc in grote mate in weefsel aan te treffen, bij mensen vrijwel niet. Bij mensen is juist veel van het voorlopermolecuul Neu5Ac te vinden, dat door de uitschakeling van het gen niet kan worden omgezet in het siaalzuur Neu5Gc. Deze biochemische verandering kan een groot aantal effecten hebben, onder meer in de mate waarin ziektekiemen de cel binnen kunnen dringen.

Om de mutatie te dateren onderzocht het team van Amerikaanse, Japanse, Keniaanse, Indonesische en Duitse wetenschappers eerst moderne en fossiele botten op aanwezigheid van het typische menselijke Neu5Ac en het verder algemene Neu5Gc. Bij twee Neandertalerfossielen werd Neu5Ac aangetroffen maar geen Neu5Gc. Bij de botten van chimpansees, bonobo's en orang oetans, holenberen, mammoeten en andere uitgestorven zoogdieren werd wel Neu5Gc aangetroffen. Onderzoek van Homo erectus-botten uit Ngadong, Java leverde overigens helemaal geen siaalzuur op: daar mislukte de techniek, waarschijnlijk door de relatief hoge temperaturen in het gebied. Het ontbreken van Neu5Gc (terwijl Neu5Ac wel aantoonbaar was) wijst erop dat de uitschakeling van het betrokken gen moet zijn gebeurd voordat de Neandertal-lijn zich afsplitste van de lijn die later zou leiden tot de moderne mens, zo ongeveer 500.000 jaar geleden.

Om deze datering verder toe te spitsen werd vervolgens het menselijk gen met het chimpanseegen vergeleken, wat leidde tot een datering van de menselijke mutatie op 2,7 miljoen jaar geleden plus of min 1,1 miljoen jaar. Na deze uitschakeling werd het menselijk CMAH-gen een zogeheten pseudo-gen, waarop geen selectiedruk meer wordt uitgeoefend. Dat biedt de mogelijkheid om de datering te controleren op grond van de toevallige mutaties in dit DNA-materiaal. Het aantal van deze mutaties is keurig in overeenstemming met de datering van 2,8 miljoen jaar geleden.

Deze berekeningen hadden natuurlijk ook kunnen worden gedaan zonder onderzoek van de fossiele botten. De wetenschappers presenteren echter ook dit fossielenonderzoek omdat het voor het eerst is dat in fossielen siaalzuur is aangetoond.