DUBBELE GENEN BIEDEN BESCHERMING TEGEN SCHADELIJKE MUTATIES

De samenstelling van het genoom van organismen met een celkern (eukaryoten) is verre van optimaal: hele stukken `junk' DNA zijn zonder betekenis, terwijl de stukken die wel iets betekenen vaak dubbel aanwezig zijn. Van bijvoorbeeld een kwart van de genen in het gistgenoom bestaat een ander gen dat er sterk op lijkt. Lange tijd is gedacht dat door verdubbeling genen in staat zijn nieuwe functies te ontwikkelen en zo evolutionaire stappen mogelijk maken. Volgens Zhenglong Gu en collega's is dat onjuist. Dubbele genen bieden alleen extra zekerheid: wanneer het ene gen door een mutatie is geïnactiveerd, is er altijd nog het andere gen om de oorspronkelijke functie te kunnen vervullen (Nature, 2 jan).

De onderzoekers gingen uit van het gist-genoom (Saccharomyes cerevisiae), dat zes jaar geleden werd ontcijferd. In een eerdere `knock out'-studie waren alle 6.000 unieke genen één voor één uitgeschakeld. Zo kan de functie van een gen aan het licht komen, al wordt zo'n toekenning bemoeilijkt door het voorkomen van dubbele genen. In dit geval werd van elke gistmutant de fitness bepaald: hoe goed elk zich onder verschillende omstandigheden kon voortplanten. Diezelfde data verschaften Gu nu alle informatie om uit te zoeken in hoeverre de fitness afhangt van het aantal kopieën van een gen. Allereerst zochten ze met behulp van de computer naar genen die voor meer dan 50 procent met elkaar overeenkwamen. Dat suggereert namelijk dat beide afkomstig zijn van eenzelfde moeder-gen.

Vervolgens bracht een statistische analyse van alle genen aan het licht dat het uitschakelen van één enkel gen een grotere invloed heeft op de fitness dan het uitschakelen van één van twee dubbele genen. Niet alleen is het verlies van een enkel gen vaker dodelijk in 30 procent tegenover 12 procent van de gevallen maar daarnaast heeft het uitschakelen van een gen in 64 procent van de onderzochte dubbele genen geen enkele invloed op de fitness, terwijl dat maar voor 39 procent van de enkele genen het geval is. Niet echt verrassend was ook dat naarmate genen meer op elkaar lijken, ze beter in staat zijn om elkaars taak over te nemen.

De opvallendste conclusie is echter dat het voor de fitness van het organisme geen verschil maakt welke van het genenpaar werd uitgeschakeld. Dat maakt de alternatieve verklaring voor de aanwezigheid van zoveel dubbele genen onwaarschijnlijk. Verdubbeling dient niet om de ontwikkeling van nieuwe genen door middel van positieve mutaties te stimuleren maar eerder om het effect van negatieve mutaties op te vangen.

    • Rob van den Berg