Epigenetica

Soms is het goed om niet mee te gaan met een hype en om juist niet anders na te gaan denken. Veel biologen zijn de laatste jaren anders gaan denken over epigenetica. De term is oorspronkelijk geïntroduceerd door Conrad Waddington in 1942. Hij bedoelde daarmee iets wat biologen tegenwoordig ‘celdifferentiatie’ zouden noemen. Dat werkt als volgt: het DNA van de bevruchte eicel  wordt bij elke celdeling geheel gekopieerd naar de volgende cel. De cellen van je neus hebben dus exact hetzelfde DNA als de cellen in je kleine teen. Toch wordt in je neus een andere set aan genen afgelezen dan in je kleine teen. Er komen andere genen ‘tot expressie’, zoals een bioloog dat noemt, ofwel: er staan andere genen aan en uit. Dat uitzetten en aanzetten van bepaalde subsets aan genen tijdens de ontwikkeling van bepaalde organen heet celdifferentiatie. Het DNA blijft hetzelfde, maar het gaat erom hoe sterk bepaalde genen afgelezen worden. Dat is het proces wat Conrad Waddington, al lang voor de ontdekking van DNA, ‘epigenetica’ noemde: veranderingen bovenop (epi) het DNA (de genen, genetica) zelf.

Die epigenetische veranderingen kunnen plaatsvinden door methylatie. Dat zijn een soort kleine vlaggetjes (methylgroepen) die op het DNA geplaatst worden met de informatie: “dit gen niet aflezen!” En andersom: het opruimen van alle vlaggetjes rond een gen zorgt er juist weer voor dat het gen vaker wordt afgelezen. Methylatiepatronen worden tegenwoordig veel onderzocht en ‘epigenetica’ is voor veel moderne biologen bijna synoniem geworden met methylatie. Volgens klassieke evolutiebiologen kunnen dat soort ‘epigenetische veranderingen’ nooit naar de volgende generatie doorgegeven worden. Als een smid door dagelijks zijn zware hamer op het aambeeld te hanteren grote spieren krijgt, komen er wellicht meer spiereiwitten tot expressie in zijn spieren. Dat is een epigenetische verandering. Maar het is natuurlijk niet zo dat zijn nakomelingen daardoor ineens met grote spieren geboren zouden worden. Die epigenetische veranderingen vinden plaats in zijn spieren, maar niet in zijn voortplantingscellen. Dat is de klassieke scheiding tussen soma (het lichaam) en germ line (de voortplantingscellen), aangetoond door August Weismann in 1892.

Maar dit is precies waarover veel moderne biologen van mening zijn veranderd. Klassieke evolutiebiologen denken in termen van echte mutaties. Een mutatie in de voortplantingscellen zorgt voor een toevallige verandering in de tekst van het DNA zelf. Als een mutatie in een gen een beter aangepaste nakomeling oplevert, krijgt die nakomeling meer nakomelingen en krijg je dus meer van die genen in de volgende generatie. Het verschil zit hem dus in toevallige veranderingen in de informatie van het DNA zelf (mutaties) versus tijdens het leven verworven vlaggetjespatronen op het DNA (epigenetica, methylatie). Veel moderne artsen en biologen denken dat dit soort methylatiepatronen wel degelijk doorgegeven kunnen worden aan de volgende generatie. Een bekend voorbeeld van deze claim zijn de Nederlandse hongerwintermoeders. Tijdens die winter van 1944-1945 is hun methylatiepatroon aangepast aan het schaarse voedsel. De claim is nu dat hun kinderen, kleinkinderen en zelfs achterkleinkinderen die epigenetische veranderingen geërfd zouden hebben. De voor voedselschaarste geschikte methylatiepatronen zouden die kinderen, kleinkinderen en achterkleinkinderen extra veel kans geven op diabetes (type 2), en hart- en vaatziekten in onze huidige samenleving van overdaad.

Ik geloof daar niet zo in. Het bewijs in dit soort studies is mager, correlatief (niet causaal) en vaak zijn klassiek genetische verklaringen niet uit te sluiten. De degelijk uitgevoerde studies in proefdieren die dit soort overerving wel bevestigen, betreffen heel specifieke en merkwaardige gevallen. En mijn belangrijkste argument: zowel bij het maken van de voortplantingscellen als bij het ontstaan van het embryo worden alle methylatiepatronen in zoogdieren in principe gewist. Elk mens begint dus met een tabula rasa aan methylatiepatronen. Ik denk dat het overgrote deel aan evolutionaire veranderingen eenvoudigweg gaat door klassieke genetische veranderingen (mutaties), zonder rol van epigenetica. Soms moet je je niet gek laten maken door hypes. Ik denk nog steeds niet dat giraffen een lange nek hebben gekregen door elke dag hun nek te strekken en daardoor weer meer nakomelingen krijgen met een lang gestrekte nek, zoals in de karikatuur van Lamarck.

Maar toch ben ik van mening veranderd. In planten stapelt zich namelijk het bewijs op dat tijdens het leven verworven methylatiepatronen consequent en betrouwbaar generaties lang doorgegeven kunnen worden. Het lijkt erop dat planten en eencelligen wel degelijk hun epigenetische eigenschappen kunnen doorgeven. In deze organismen speelt het wissen van methylatiepatronen niet zo’n belangrijke rol. Dat maakt evolutie heel anders dan klassieke evolutiebiologen denken. Misschien krijgt Lamarck dan toch een beetje gelijk. Dus ik zou zeggen: wees voorzichtig tijdens hypes, maar sta altijd open om je denkwijze te veranderen als objectieve gegevens daartoe grond geven.