BROODSCHIMMEL STAAT EVOLUTIONAIR GEZIEN VRIJWEL STIL

De broodschimmel Neurospora crassa heeft zo'n tienduizend genen en die zijn bijna allemaal uniek. Een bijzonder mechanisme in het DNA voorkomt dat genen zich dupliceren. Dat blijkt uit de ontrafeling van het complete genoom van N. crassa door een team van voornamelijk Amerikanen, maar ook een paar Britse, Duitse en Israëlische wetenschappers (Nature, 24 april).

De broodschimmel is al meer dan zeventig jaar een populair modelorganisme voor genetisch onderzoek, `het fruitvliegje onder de schimmels'. De sporen van de schimmel zijn onder de microscoop zichtbaar als een keurig gerangschikt rijtje van acht. Uit het patroon van de sporen is de verdeling van de oud'rlijke genen in één oogopslag te zien, een groot voordeel in de tijd lang voordat datzelfde met moleculaire technieken kon worden aangetoond.

De broodschimmel heeft flink wat meer genen dan eerder geanalyseerde eencellige fungi als bakkergist (6300 genen) en splijtgist (4800 genen), waarschijnlijk doordat meercelligheid en de differentiatie in verschillende celtypen meer genen vergen.

Het genoom van Neurospora is vooral interessant omdat de schimmel beschikt over het meest uitgebreide repertoire aan DNA-defensiesystemen van alle organismen met een celkern. Een zeer bijzonder mechanisme daarbinnen is dat van het repeat-induced point mutation (RIP). RIP tolereert geen gelijke kopieën in het genoom en veroorzaakt tijdens de voortplantingscyclus talloze puntmutaties in de gelijke kopieën, waardoor de betrokken genen vaak onklaar raken. RIP beschermt zo tegen zelfzuchtig DNA of `springende genen' in het genoom, maar blokkeert tegelijktijd de evolutie van nieuwe genen door duplicatie van bestaande genen. En dat is duidelijk zichtbaar in het genoom. In tegenstelling tot andere organismen heeft Neurospora slechts een handvol genenparen die in hoge mate gelijk zijn.

De meeste aan elkaar verwante genen in Neurospora zijn al gevormd voordat het RIP-mechanisme ontstond, zo hebben de onderzoekers kunnen herleiden uit de genoomvolgorde. Nadat RIP actief werd in het genoom heeft de evolutie door genduplicatie in de broodschimmel vrijwel stilgestaan. Slechts enkele genen die op een beschermde plek in het genoom liggen, ontsnappen aan de vernietigende mutatiedrift van RIP.