Mitochondriaal DNA kan wel degelijk recombineren

Er zijn sterke aanwijzingen gevonden dat mitochondriaal DNA (mtDNA) ook bij de mens kan recombineren. Dit mtDNA staat los van het kern-DNA, waarin de meeste erfelijke informatie zich bevindt. Het mtDNA bevat uitsluitend informatie die van belang is voor de mitochondriën, organellen in de cel die verantwoordelijk zijn voor de energievoorziening. Wegens de geringe omvang van het mtDNA-genoom èn de overtuiging dat dit mtDNA niet zou recombineren wordt mtDNA veel gebruikt bij genetisch onderzoek naar de evolutie van de mens. Bij recombinatie worden genen afkomstig van vader en moeder gemengd (Science, 14 mei).

Tot voor kort werd gedacht dat mtDNA uitsluitend van de moeder afkomstig was, omdat de bevruchte eicel alleen maar mitochondriën zou bevatten uit de eicel, niet uit de zaadcel. Dat idee is een paar jaar geleden weerlegd toen een spierziekte van een patiënt veroorzaakt bleek te zijn door een mutatie in mtDNA dat van de vader van de patiënt afkomstig was (New England Journal of Medicine, 22 augustus 2002). Deels dezelfde onderzoekers als destijds rapporteren nu dat bij dezelfde patiënt in het mtDNA van moederlijke oorsprong DNA-materiaal terug gevonden is dat afkomstig is van de vader. De breukpunten op de sequenties vallen samen met functionele verdelingen op het genoom, een duidelijk bewijs voor recombinatie. In totaal werd bij 0,7% van de onderzochte mtDNA-strengen bewijs voor recombinatie gevonden, maar hoe dat percentage moet worden geïnterpreteerd weten de onderzoekers niet. Ook is volkomen onduidelijk hoe vaak mtDNA van de vader aan de bevruchte eicel wordt meegegeven. Daarom is er ook nog geen zicht op de consequenties voor de kennis over de menselijke evolutie: mitochondriaal DNA is tot nu toe gebruikt als `moleculaire klok' die terugrekenen tot de ca. 150.000 jaar geleden levende `mitochondriale Eva' mogelijk maakte. Die Eva is de hypothetische oermoeder van Homo sapiens. Hoe vaker vaderlijk mtDNA er `doorglipt' en hoe vaker dat recombineert met het moederlijke mtDNA, des te onbetrouwbaarder wordt de moleculaire klok.

Deze aanwijzingen in Science zijn de nieuwste toevoeging aan een groeiend wantrouwen over een al te eenvoudige toepassing van de moleculaire klok in het mtDNA. In een overzichtsartikel in Trends in Genetics (februari 2003) wees de Noorse biologe Erika Hagelberg erop dat er onbegrijpelijk hoge mutatiesnelheden zijn in het mtDNA van sommige families. Die kunnen worden verklaard uit onderzoeksfouten maar misschien ook door recombinatie. Ook is het raar dat plekken in het mtDNA waar sowieso snellere mutaties zouden voorkomen, in het tot dusver bekende Neanderthal-mtDNA juist onveranderlijk zijn, aldus Hagelberg. Een andere bijl aan de wortel van het evolutionaire mtDNA-onderzoek zijn recente aanwijzingen voor selectie (in plaats van neutrale mutaties) als reden voor mtDNA-verschillen tussen populaties. Eerder dit jaar werd in Science (9 januari 2004) een verband gelegd tussen bepaalde mutaties in het mtDNA, klimaat en de lichamelijke energiehuishouding. Ook bleek vorig jaar in de Annals of Human Genetics (januari 2003) dat in bijna 60 procent van de publicaties over mtDNA (schrijf-)fouten worden gemaakt in de primaire DNA-gegevens.