Rommel-DNA kan de evolutie versnellen

Stukjes DNA waarvan voorheen gedacht werd dat ze nutteloos zijn, blijken een belangrijke rol te spelen in de evolutie van ons genoom. Dat hebben VIB-onderzoekers van de K.U.Leuven en Harvard University ontdekt. Deze DNA-stukjes blijken cellen in staat te stellen te overleven in wijzigende omstandigheden.
De onderzoekers van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) publiceren hun resultaten in het wetenschappelijke vakblad Science.
De genen, stukjes van het DNA die de code bevatten voor bepaalde proteïnen, maken slechts 3 procent uit van het totale DNA. De rest is zogenoemd niet-coderend DNA, waarvan het absoluut niet duidelijk is wat het doet en of het zelfs een functie heeft.

Vroeger dacht men dat het grootste deel van het niet-coderend DNA eigenlijk alleen maar rommel was, compleet nutteloos "junk-DNA" dat per toeval in ons genoom beland was en nu als een soort parasiet mee gekopieerd wordt bij elke celdeling.

Een goed voorbeeld daarvan zijn de zogenoemde tandem-herhalingen, stukjes DNA die kop-aan-staart herhaald worden. "Op het eerste zicht lijkt het inderdaad onwaarschijnlijk dat zulk stotter-DNA een functie heeft", zegt Marcelo Vinces, een van de wetenschappers betrokken in het onderzoek, "maar zelf heb ik nooit kunnen geloven dat de natuur echt afval zou bijhouden".

Tandem-herhalingen

De onderzoekers stelden vast dat de tandem-herhalingen een belangrijke invloed hebben op de activiteit van genen die in hun buurt liggen. De herhalingen beïnvloeden immers hoe het DNA verpakt wordt, en die verpakking bepaalt hoe sterk een gen geactiveerd kan worden.
Bovendien bleek uit het onderzoek dat de herhalingen erg onstabiel zijn. Het precieze aantal keer dat een stukje DNA herhaald wordt, verandert erg snel in vergelijking met veranderingen in andere stukjes DNA. Dat is erg interessant, omdat deze snelle veranderingen de verpakking en dus de activiteit van naburige genen verandert. Het is alsof de tandem-herhalingen een soort versnellingsmachine voor evolutie zijn.

En dat is goed nieuws, want wetenschappers begrijpen nog steeds niet helemaal hoe levende wezens zo snel konden evolueren en nieuwe eigenschappen ontwikkelen. "Snelle veranderingen blijven een uitdaging voor Darwins evolutietheorie. Onze studie toont aan hoe rommel-DNA van onschatbare waarde kan zijn om te overleven in een snel veranderende wereld", zegt Marcelo Vinces.

Evolutie in het laboratorium

Om hun theorie kracht bij te zetten, voerden de onderzoekers een grootschalig experiment uit waarbij ze evolutie in het laboratorium nabootsten. 
Zo toonden ze aan dat cellen waarbij het rommel-DNA verwijderd was, er niet in slaagden om zich aan te passen aan nieuwe omstandigheden en daarom stierven. Cellen met DNA-herhalingen konden zich wel snel aanpassen en overleven.

Kortom, zogenoemd rommel-DNA kan levens redden. "Dat soort experimenten doen we weliswaar met gistcellen", lachen de onderzoekers. "We kunnen moeilijk een paar miljoen mensen in een labo opsluiten en over een paar duizend of miljoen jaar bekijken of ze sterven, of hoe ze zich aanpassen aan nieuwe omstandigheden".