Al meer dan een eeuw bepalen Gregor Mendels erwtenexperimenten hoe eigenschappen van ouder op kind worden doorgegeven. Maar een nieuwe studie bij muizen suggereert dat sommige erfelijke eigenschappen die klassieke regels helemaal niet volgen.
Onderzoekers van Johns Hopkins Medicine en Texas A&M University ontdekten dat ongeveer 7% van de epigenetische overervingspatronen die ze onderzochten zich op onverwachte manieren gedroegen. Deze chemische markeringen op DNA, die beïnvloeden hoe genen werken zonder de genetische code zelf te veranderen, leken soms uit het niets te verschijnen of regels te volgen die nog nooit eerder bij zoogdieren waren gezien.
Epigenetische markeringen die de regels breken
Epigenetische veranderingen zijn chemische aanpassingen, zoals DNA-methylatie, die genen aan of uit kunnen zetten. In tegenstelling tot mutaties in de DNA-sequentie kunnen deze markeringen verschuiven als reactie op omgevingsdruk. De studie, gepubliceerd op 20 mei in Nature Genetics, keek naar hoe deze markeringen bij muizen over generaties werden doorgegeven.
Het team ontdekte honderden gevallen waarin de overerving van deze chemische markeringen niet overeenkwam met Mendels voorspellingen. Sommige markeringen leken spontaan te verschijnen, zonder duidelijke ouder van herkomst. Anderen vertoonden patronen van genomische imprinting, waarbij of een eigenschap tot uiting komt afhangt van welke ouder deze heeft bijgedragen, niet of het gen dominant of recessief is.
Eerste natuurlijke paramutatie gevonden bij een zoogdier
Misschien wel de meest opvallende ontdekking was de identificatie van de eerste bekende natuurlijk voorkomende paramutatie bij een zoogdier. Paramutatie is een zeldzame vorm van overerving die eerder alleen bij planten en fruitvliegen was gedocumenteerd. Bij dit proces kan het ene allel een ander allel instrueren om zijn epigenetische toestand te veranderen, en die nieuwe toestand wordt dan doorgegeven aan toekomstige generaties.
De ontdekking suggereert dat omgevingsinvloeden een grotere rol kunnen spelen bij overerving dan wetenschappers hadden beseft. Andrew Feinberg, een Bloomberg Distinguished Professor aan Johns Hopkins en medeleider van de studie, merkte op dat niet-Mendeliaanse patronen van epigenetische overerving organismen in staat zouden kunnen stellen sneller diverse of nieuwe eigenschappen te verwerven dan veranderingen in de DNA-sequentie zelf.
Het onderzoek werd gefinancierd door de National Institutes of Health en de National Science Foundation. Het voegt zich bij een groeiend aantal bewijzen dat overerving complexer is dan Mendels wetten alleen kunnen verklaren.
Wat dit betekent voor het begrijpen van overerving
De bevindingen zetten Mendels werk niet opzij, maar ze verbreden het beeld. Mendels wetten beschrijven nog steeds hoe veel genetische eigenschappen worden doorgegeven. Maar deze studie laat zien dat epigenetische markeringen hun eigen regels kunnen volgen, soms verschijnen, verdwijnen of veranderen op manieren die DNA-sequenties niet kunnen.
Voor wetenschappers openen deze resultaten nieuwe vragen over hoe eigenschappen evolueren en hoe organismen zich aanpassen aan hun omgeving. Als epigenetische veranderingen op niet-Mendeliaanse manieren kunnen worden overgeërfd, dan kunnen de snelheid en flexibiliteit van aanpassing groter zijn dan eerder werd gedacht. De studie werd uitgelicht in een bijbehorende Nature-brief en vertegenwoordigt een stap in de richting van het begrijpen van het volledige landschap van overerving.
