Skip to ContentSkip to Navigation
founded in 1614  -  top 100 university

Biologen publiceren in Nature Genetics: Genetisch verschillend, uiterlijk gelijk

26 januari 2009

De genetische variatie binnen een soort kan groot zijn, maar lang niet al die variatie leidt tot uiterlijke of andere fenotypische verschillen. Veel diversiteit blijft ‘onder de oppervlakte’ in gebufferde vorm verborgen. Dat blijkt uit onderzoek van wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen, Wageningen Universiteit en Researchcentrum en het Engelse onderzoekscentrum Rothamsted Research. Het onderzoek is op 25 januari 2009 in het wetenschappelijk vakblad Nature Genetics gepubliceerd.

De onderzoekers kruisten twee typen zandraket en onderzochten de nakomelingen op moleculaire en fenotypische verschillen zoals de hoeveelheden eiwitten en metabolieten, die werden gevormd, en de vatbaarheid voor ziekten. Het bleek dat van de honderdduizenden verschillen in het DNA er slechts zes ‘hotspots’ echt grote moleculaire en fenotypische effecten hebben.

Variatie

Het DNA van de twee gekruiste typen zandraket (Arabidopsis thaliana, een plantje dat dient als modelorganisme in genetisch onderzoek) verschilt op niet minder dan 500.000 punten, een flinke genetische variatie dus. Van de nakomelingen van de kruising werden 162 plantjes onderzocht op 139 uiterlijke kenmerken (klassieke ‘traits’, fenotypische verschillen zoals bijvoorbeeld de hoogte van de plant, bloeitijd of weerstand tegen ziekten) en op zo’n 40.000 moleculaire kenmerken. In die laatste categorie vallen bijvoorbeeld de hoeveelheden van verschillende soorten eiwit die in de plantencel worden gevormd en de hoeveelheden kleur-, geur- of smaakstoffen die dat eiwit op zijn beurt aanmaakt.

Clusters

Onderzoeksleider prof. dr. Ritsert Jansen: ‘Je zou verwachten dat de mutaties – de genetische oorzaken van die fenotypische verschillen – gelijkmatig verdeeld zijn over het DNA, dat ze dus als het ware over het hele genoom zijn uitgesmeerd. Maar dat bleek duidelijk niet het geval in dit experiment. We konden op het genoom precies zes gebieden aanwijzen waarin de genetische oorzaken van duizenden van verschillen zijn terug te vinden. Met andere woorden: de genetische oorzaken bleken geclusterd in zes hotspots. De rest van de 500.000 mutaties in het genoom heeft maar een heel kleine invloed.’

Buffering

Volgens Jansen is er sprake van een soort buffering: de 500.000 genetische verschillen beïnvloeden wel de activiteit van duizenden genen, de gen-expressie, maar die diversiteit verdwijnt geleidelijk naar mate je je verder van de DNA verwijdert, ze wordt ‘gebufferd’. Uiteindelijk blijft alleen een klein aantal hotspots over en veroorzaakt fenotypische verschillen op de hoogste niveaus, bij metabolieten en klassieke kenmerken. ‘De genetische variatie is diep in de cel wel in grote mate aanwezig, maar raakt steeds verder gedempt als je verder naar buiten komt.’

Evolutie

De buffering heeft een dempende werking op de evolutie van een soort, maar staat die zeker niet in de weg. Jansen: ‘Ik zou zeggen: gelukkig maar dat die buffering er is. Je moet er niet aan denken dat al die 500.000 verschillen meteen in de volgende generatie tot uitdrukking komen. Uit oogpunt van de “robuustheid” van een soort is het natuurlijk nodig dat de nakomelingen niet al te dramatisch van elkaar verschillen. Maar als er een verandering in de omgeving komt die een evolutionaire aanpassing vereist, dan ligt die genetische variatie die daarvoor nodig is wel al klaar.’

Hotspots

Voor levenswetenschappers betekent de ontdekking dat ze bij het zoeken naar de oorzaken van genetische afwijkingen vooral moeten kijken naar de hotspots in het genoom. Wat dat betreft komen de uitkomsten van het onderzoek van Jansen overeen met de resultaten die prof. dr. Cisca Wijmenga van het Universitair Medisch Centrum Groningen in december in Nature Reviews Genetics publiceerde. Uit dat onderzoek bleek dat slechts een beperkt aantal hotspot genen is betrokken bij de ontwikkeling van tal van immuungerelateerde ziekten zoals type 1 diabetes, coeliakie, ziekte van Crohn en reumatoïde artritis. Net als de zandraket verschillen mensen op miljoenen plekken in hun genoom van elkaar, maar hun genotype in de hotspots doet er het meest toe. ‘Uiteindelijk lijken we dus toch meer op elkaar dan de grote verschillen in genoomsequenties suggereerden’.

Meer informatie: prof. dr. R.C. Jansen

Zie ook persbericht: Diverse immuunziekten hebben een sterke genetische overlap

Nature Genetics: System-wide molecular evidence for phenotypic buffering in Arabidopsis, Jingyuan Fu, Joost J.B. Keurentjes, Harro Bouwmeester, Twan America, Francel W.A. Verstappen, Jane L. Ward, Michael H. Beale, Ric C.H. de Vos, Martijn Dijkstra, Richard A. Scheltema, Frank Johannes, Maarten Koornneef, Dick Vreugdenhil, Rainer Breitling and Ritsert C. Jansen

Het onderzoek werd gefinancierd door NWO.

Laatst gewijzigd:04 juli 2014 21:14

Meer nieuws

  • 18 januari 2017Hoe flesvoeding op moedermelk gaat lijken dankzij koolhydraten

    RUG-onderzoekers hebben ontdekt hoe een klasse koolhydraten (de galacto-oligosachariden) ervoor zorgen dat flesvoeding de micro-organismen in de darmen net zo stimuleren als gebeurt door moedermelk. Dankzij deze vinding, die door de universiteit is...

  • 18 januari 2017Groninger ontdekkingen centraal op expositie Nobel Science

    De Nobelprijs. Ben Feringa kreeg hem onlangs, en eerder ook Frits Zernike van de Rijksuniversiteit Groningen (RUG). Maar vele andere onderzoekers aan de RUG verrichtten ook baanbrekend werk en deden opzienbarende uitvindingen en ontdekkingen. Aan deze...

  • 12 januari 2017Leerkracht op basisschool haalt pester en slachtoffer door elkaar

    Leerkrachten op basisscholen zijn niet volledig toegerust om pestgedrag door leerlingen daadwerkelijk aan te pakken, hoewel bij hen een cruciale rol ligt in het terugdringen van het aantal gepeste kinderen in de klas. Dat concludeert Beau Oldenburg...