DNA en chromosomen

Het zit nou eenmaal in m'n DNA

Door: Feije Wieringa

De laatste jaren zijn er nogal wat discussies gevoerd over hoe het menselijk en ook vaak het plantaardig genoom ontward moet worden. Daarover zei Nobelprijswinnaar John sulston: “In feite is er niet zoiets als hét menselijk genoom. Elk menselijk genoom is anders. Was dat niet zo, dan waren we allemaal identiek. We bestaan grotendeels uit herschikking van bijna identieke genomen die de soort en identiteit bepalen.”

Vooral onder thuiskwekers worden artikelen waarin info over kweken en kruisen staat vaak met grote aandacht gelezen. En begrippen als genen en chromosomen vaak voorkomen.

Chromosomen

Maar wat is zo'n genoom nou eigenlijk? We beginnen maar met het menselijke. De mens is opgebouwd uit cellen en binnen elke cel zit een kern en binnen die kern bevinden zich de chromosomen. Chromosomen bevatten alle instructies die nodig zijn om je te maken tot wat je bent en die verschijningsvorm ook nog eens te onderhouden. Die chromosomen bestaan uit lange strengen van een merkwaardige stof, namelijk desoxyribonnucleïnezuur. Dat korten wij dus af als DNA. Elk stukje DNA bevat zo'n 3,2 miljard genetische codes. Genen zijn dus stukjes code. Een genoom is dus de verzameling cellen met de info waaruit een mens, dier of plant bestaat.

DNA

En wat doet DNA? Op z'n zachtst uitgedrukt is DNA een vrijwel inerte, zeg maar levenloze substantie. Hoe vreemd dat zo'n bijna dode stof later als de drager van het leven zelf bekend kwam te staan. In feite is DNA al in 1869 ontdekt door de Zwitser Johann Miescher. Hij onderzocht oude verbandgaasjes onder de microscoop en zag daarop een stofje dat hij niet kon thuisbrengen. Hij noemde het nucleïne, omdat het zich in de celkern bevond. En hier doet het verhaal een beetje denken aan dat van die andere beroemde Zwitserse chemicus, Albert Hofmann, juist, de ontdekker van de LSD. Die keek ook nog eens extra naar de variant nr 25 van de serie die hij had liggen. En dat bleek een psychedelische stof te zijn. Gewoon een kwestie van instinct. Miescher overkwam ongeveer hetzelfde. Want 23 jaar nadat hij notie had genomen van nucleïne, schreef hij een brief waarin hij de gedachte uitsprak dat de betreffende moleculen wel eens iets met het dragen van erfelijkheid te maken konden hebben. Pas later zou blijken hoe raak die brainwave was.

RNA

Lang werd verondersteld dat DNA hoogstens een ondergeschikte rol in het kader van de erfelijkheid speelde. Het leek te simpel. Het bezat maar vier basisbestanddelen die we als nucleotiden duiden, waardoor het een alfabet met maar vier letters leek. Men ging er destijds vanuit dat DNA er alleen maar was om chromosomen bijeen te houden. En men was ervan overtuigd dat de noodzakelijke complexiteit in de kern moest zitten. Toch bleven er vragen. Ten eerste: waarom was er zoveel DNA? Bijna 2 meter (!) in elke kern. Wanneer je de DNA-strengen uit onze cellen achter elkaar legt, overbrug je makkelijk de afstand naar de maan. Dus moesten de cellen wel op een of andere wijze belang aan dat DNA hechten. Nader onderzoek leerde dat DNA mogelijk was betrokken bij de aanmaak van eiwitten. En ook werd duidelijk dat eiwitten buiten de kernen werden aangemaakt. Ver uit de buurt van het DNA in de celkern, dat verondersteld

werd de opbouw van eiwitten te bepalen. Niemand begreep hoe DNA zijn berichten (code) aan die eiwitten kon doorgeven. Inmiddels weten we wél hoe dat in zijn werk gaat. Het gaat om ribonucleïnezuur. RNA dus. Het is een van de grote raadsels waarom beide stoffen niet dezelfde taal spreken. RNA gedraagt zich als een soort tolk waardoor DNA en eiwitten wél kunnen communiceren.

Doorbraak

Het was Thomas Morgan, die in 1904, dus al een tijdje na de erfelijkheidswetten van Mendel met zijn onderzoek bezig was. Toen het woord gen nog niet bestond begon Morgan zich op chromosomen te richten. Die

waren in 1888 ontdekt en werden zo genoemd vanwege hun eigenschap om makkelijk kleurstof op te nemen. Dat maakte ze duidelijk waarneembaar onder een microscoop. Het vermoeden bestond dat chromosomen betrokken waren bij het doorgeven van erfelijke eigenschappen. In een lab begon Morgan met het bestuderen van fruitvliegjes. Toen hij na zes jaren van observeren nog geen enkele mutatie had gezien, dook er opeens een vlieg op met witte in plaats van de gewone rode oogjes. Dit bleek de doorbraak. Morgan kon opeens bruikbare mutaties kweken om vervolgens die mutaties generatie na generatie te kunnen volgen. Het betekende dat chromosomen een cruciale rol in het erfelijkheidsproces speelden. Er bleef nog één probleempje over: de nog niet begrepen genen en het DNA waarin ze ontstonden.

Raadsel

Pas in 1953 gebeurde er weer iets aan het front. Twee wetenschappers, James Watson en Francis Crick, publiceerden een kort artikel in het gezaghebbende blad Nature: A Structure for Deoxybose Nucleic Acid. Samen met een model van karton en blikjes toonden ze de wereld de dubbele helix, de kern van alles wat leeft. DNA leek

een raadsel in een raadsel. Waarom was er zo veel? En waarom was er zoveel 'junk' DNA dat ogenschijnlijk geen functie leek te hebben, dus schijnbaar ongecodeerd DNA. Zijn het restanten van eerdere ontwikkelingsstadia van de mens? Of zal ooit blijken dat we dat spul wel degelijk nodig hebben. We weten het niet. In elk geval hebben de genen nog veel geheimen voor ons. Als je je realiseert dat slechts 3% van het DNA functionele codes bevat, dan moeten we wel tot de conclusie komen dat niet wij, maar het DNA zelf heel erg goed is in voortplanting. Frankenstein monsters? Gewoonlijk plant het leven zich via de natuurlijke weg voort. Maar daar is intussen wel wat veranderd. Vroeger kweekten wij voort op min of meer 'spontane' mutaties. Kijk maar eens naar alle honden- en kattenrassen die we gecreëerd hebben. Cannabis veredelen wij en ook tomaten, aardappelen en maïs staan hoog op ons verlanglijstje. Maar ondanks het feit dat de gentechnologie nog in de kinderschoenen staat, zijn er toch al enkele bizarre experimenten geslaagd. Zo werd er bijvoorbeeld een gen ingeplant in de larve van een fruitvlieg, dat leidde tot het ontwikkelen van een muizenoog. Het resultaat werd: een bruikbaar oogje voor dit insect. Bedenk dat beide schepsels al meer dan vijfhonderd miljoen jaar geen gemeenschappelijke voorouder delen. We zijn benieuwd hoe deze kennis zich zal gaan ontwikkelen. In het beste geval levert het ons genetisch gemanipuleerde superwiet. In het slechtste geval krijgen we genetisch gemanipuleerde soldaten.

Genetica

Natuurlijk niet zo gek: we stammen volgens Darwin immers af van één gemeenschappelijke voorouder. En ook nog een aardig weetje: we delen niet alleen veel DNA met dieren – en niet

Vooral onder thuiskwekers worden artikelen waarin info over kweken en kruisen staat vaak met grote aandacht gelezen. En begrippen als genen en chromosomen vaak voorkomen.

alleen met de hogere – maar ook met planten, grassen en fruit. Van Darwin naar genetica, het is niet eens zo'n grote stap. De vrouw van de bisschop van Worcester riep het volgende uit in haar wanhoop toen ze lucht kreeg van de evolutieleer. “Afstammelingen van apen? Och lieverd, laten we hopen dat het niet waar is, en als het wel zo is, laten we dan bidden dat het niet algemeen bekend wordt!” Voor de goede orde: we stammen niet van de apen af, we delen een gemeenschappelijke voorouder met de apen. Heel wat genenmateriaal dus.