Wat onderscheidt mensen van apen, behalve een groot brein en rechtop lopen? In een nieuwe studie ontdekten wetenschappers dat mensen veel minder DNA-mutaties hebben dan hun naaste familieleden. Het blijkt dat onze evolutie ongeveer een derde langzamer is. De wetenschappelijke publicatie "Wiedenskub" vertelt over nieuwe ontdekkingen die dankzij dit onderzoek zijn gedaan.
Wat maakt mensen anders dan apen?
Je hebt deze vraag misschien al eerder gesteld. Grote hersenen? Rechtop lopen? Duimen omhoog?
Kan zijn. Maar het lijkt erop dat er meer is. In een nieuwe studie hebben Deense wetenschappers ontdekt dat mensen veel minder DNA-mutaties hebben dan onze naaste verwanten, de mensapen.
Dat wil zeggen, onze genen zijn niet zo verschillend van die van onze ouders, zoals het geval is bij mensapen.
“Een menselijke baby wordt geboren met minder mutaties dan een babychimpansee. Onze evolutie is ongeveer een derde langzamer dan die van andere primaten,”vertelde Mikkel Heide Schierup, professor aan het Centrum voor Bioinformatica aan de Universiteit van Aarhus en co-auteur van de nieuwe studie, aan Wiedenskub.
Samen met geneticus Christina Hvilsom van de dierentuin van Kopenhagen en de bio-informatist Søren Besenbacher van de Universiteit van Aarhus vergeleek hij de frequentie van menselijke mutaties met die in chimpansees, gorilla's en orang-oetans.
De resultaten geven aan dat het aantal menselijke mutaties de afgelopen miljoenen jaren dramatisch is gedaald. De studie is onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Ecology and Evolution.
Promotie video:
In de loop van de tijd treden steeds meer mutaties op
Mutaties vinden plaats wanneer onze cellen zich delen. Probeer bijvoorbeeld eens goed naar uw handen te kijken.
Misschien zijn er meer rimpels dan voorheen? Het zou moeten zijn. Dagelijkse activiteiten en ultraviolette straling van de zon vernietigen voortdurend onze cellen. Gelukkig regenereren cellen vanzelf.
“In 99,9% van de gevallen worden ze foutloos hersteld. Maar na verloop van tijd zullen er tijdens het herstel steeds meer fouten, ook wel mutaties genoemd, optreden”, zegt Mikkel Heide Schirup.
Mutaties laten zien hoe we zijn geëvolueerd
Bij mutaties die optreden bij de foetus in de baarmoeder hebben we het over veranderingen die optreden tijdens de celdeling en niet worden overgeërfd van de moeder of vader.
In dit geval is het echter verkeerd om ze allemaal fouten te noemen, zegt Mikkel Heide Schirup. Mutaties kunnen gunstig, schadelijk of niet relevant zijn.
“Veel mutaties manifesteren zich op geen enkele manier, en die gebruiken we om het tijdstip van ontstaan van de soort te bepalen. De meeste schadelijke mutaties verdwijnen snel, en een klein aantal nuttige mutaties verspreiden zich en geven de soort nieuwe eigenschappen”, zegt Mikkel Heide Schirup.
Mutaties kunnen uitwijzen wanneer een persoon verscheen
Volgens Mikkel Heide Schirup kunnen verschillende mutatiesnelheden worden gebruikt om te bepalen wanneer de voorouders van mensen en mensapen zich splitsten en verschillende soorten werden.
Als je kijkt naar de frequentie van menselijke mutaties, dan blijkt dat je ongeveer 10 miljoen jaar terug moet gaan om bij de tijd te komen dat we afscheid namen van chimpansees.
"Maar als je bedenkt dat de mutatiesnelheid bij chimpansees hoger is dan die van ons, dan blijkt dat mensen ongeveer 6,6 miljoen jaar geleden van chimpansees afweken, en dit komt veel beter overeen met de fossiele vondsten die we hebben", zegt Mikkel Heide Schirup.
Wetenschappers kunnen dit achterhalen door te zoeken naar mutaties in het genoom van de chimpansee en deze te vergelijken met het aantal mutaties dat ze gedurende een generatie doorgeven. Mutatiesnelheden van chimpansees zijn consistent met fossiele bevindingen.
Zo zijn in de periode van 2001 tot 2002 in de Tsjaadwoestijn in Afrika verschillende fossielen gevonden van de vroege Sahelanthropus tchadensis-mensapen, die wordt beschouwd als de gemeenschappelijke voorouder van mensen en chimpansees. Sahelanthropus leefde zeven miljoen jaar geleden.
Wetenschapper: een zeer interessante studie
Evolutionair bioloog Morten Allentoft van het National Museum of Natural History las deze studie. En hij is geïnspireerd.
“Dit is een serieuze studie met een heel interessante insteek. Ze berekenden het gemeenschappelijke genoom van verschillende apenfamilies, wat een indrukwekkende hoeveelheid gegevens opleverde,”vertelde hij Wiedenskub.
“Er was enige tijd verwarring over de vreemde discrepantie tussen de mutatiefrequentie in het menselijk genoom en de ouderdom van de fossielen als het ging om onze evolutionaire indeling met mensapen. In plaats van mensen te bestuderen, hebben de onderzoekers hier het probleem omgedraaid en onze naaste familieleden bestudeerd. En nu vinden ze gegevens die precies overeenkomen met de fossiele vondsten."
"Daarom zijn wij mensen in deze context de vreemdste aap."
Onderzoekers: er had iets kunnen gebeuren tijdens de uittocht uit Afrika
Volgens Mikkel Heide Schirup is het moeilijk te begrijpen wanneer de mutatiefrequentie van een persoon begon te dalen. Maar hij suggereert dat dit relatief recent is gebeurd. Misschien pas 200-300 duizend jaar geleden.
Morten Allentoft is het met Mikkel Heide Schirup eens dat het erop lijkt dat het aantal mutaties bij mensen relatief recent is afgenomen. En met "recent" wordt een bereik bedoeld in de afgelopen miljoen jaar.
'Het is waarschijnlijk gebeurd op het laatste stuk van het bijkantoor. Als dit eerder was gebeurd, zou het beeld niet consistent zijn met de ouderdom van de fossielen, omdat we zouden moeten scheiden vóór de periode waarin sommige vondsten zijn gedateerd, en we geloven dat dit onze gemeenschappelijke voorouders zijn”, zegt hij.
Het is niet bekend waarom we minder mutaties hebben
het is echter moeilijk te zeggen wat de oorzaak zou kunnen zijn van de afname van het aantal mutaties. Misschien is dit een verandering in de omgeving en leefomstandigheden, suggereert Morten Allentoft.
“We verlieten Afrika en namen de hele wereld over. We werden beïnvloed door allerlei omgevingsfactoren die mogelijk niet van invloed waren op andere mensapen. Niemand weet hoe dit alles het aantal mutaties kan beïnvloeden."
"Veel dingen kunnen een verschil maken", zegt Mikkel Heide Schirup. "Zowel omgevingsfactoren als biologische factoren, zoals het feit dat we later opgroeien en kinderen krijgen."
De frequentie van menselijke mutaties wordt voornamelijk bestudeerd bij Europeanen
De volgende stap in het onderzoek zal onder andere zijn om de mutatiesnelheden bij meer apen te onderzoeken om een nauwkeuriger schatting te maken. Ook gaan de onderzoekers in hun werk nog een andere grote apen opnemen: de bonobo's.
Bovendien zouden onderzoekers de mutatiesnelheden bij meer verschillende mensen moeten testen, zegt Mikkel Heide Schirup.
"Helaas hebben we informatie over de frequentie van mutaties voornamelijk verzameld op het materiaal van de Europese bevolking, dus nu moeten we uitzoeken of het beeld anders zou kunnen zijn in andere delen van de wereld", zegt Mikkel Heide Schirup.
Morten Allentoft is het ermee eens dat dit de volgende stap zou moeten zijn.
“Het zal interessant zijn om te zien of de mutatiecijfers verschillen, bijvoorbeeld onder de inheemse bevolking van het Amazonegebied of Afrika. Misschien geeft dit ons informatie over waar en wanneer in onze evolutionaire geschiedenis deze indicator afnam en of het gebeurde na de uittocht uit Afrika."
Meer mutaties gevonden dan verwacht
De nieuwe studie keek naar in totaal tien apenfamilies van moeder, vader en welpen: zeven chimpanseefamilies, twee gorillafamilies en één orang-oetanfamilie.
De onderzoekers documenteerden een aantal nieuwe mutaties en vonden genetische varianten die alleen bij het kind aanwezig waren en niet bij de ouders.
Dit werd gedaan door middel van een genoomsequentietechniek die werd gebruikt om het DNA van een organisme te bepalen.
In alle families vonden de onderzoekers meer mutaties bij de jongen dan verwacht op basis van de gegevens over mutaties bij mensen.
Wetenschappers putten ook uit materiaal uit eerdere studies die de frequentie van mutaties bij mensen onderzochten.
Asbjørn Mølgaard Sørensen
