Sciencepalooza

Evolutie van de mens

Pygmeeën in West-Afrika zijn duidelijk korter dan Masai in Oost-Afrika en het is logisch te denken dat zo'n verschil een functie heeft en is ontstaan door natuurlijke selectie. Lang is blijkbaar handig op de savanne, zoals kort dat is in het regenwoud. Evolutiebiologen kunnen makkelijk verklaringen bedenken voor wat ze zien, maar bewijzen dat verschillen tussen populaties inderdaad veroorzaakt zijn door natuurlijke selectie à la Darwin is supermoeilijk. Nu lijkt er uit Chicago een doorbraak te zijn gekomen.
Stel dat Pygmeeën klein zouden zijn door één verandering (mutatie) in hun DNA en stel dat die mutatie is terug te voeren tot één voorouder in de geschiedenis van het volk. Alle Pygmeeën zouden dan die mutatie hebben en verwante volken niet. In 1974 beschreef evolutiebioloog John Maynard Smith hoe je zulke belangrijke mutaties kunt vinden. Hij realiseerde zich dat zo'n hypothetische ‘aanpassingsmutatie’ zich waarschijnlijk snel heeft verspreid (dit wordt 'selective sweep’ genoemd), en de Pygmeeën zouden daardoor niet alleen deze mutatie van die ene voorouder geërfd hebben, maar ook een heel stuk chromosoom eromheen. Het resultaat is een stuk chromosoom waarin de populatie verrassend identiek is. Evolutiebiologen zoeken daarom naar stukken chromosoom zonder variatie, in de hoop de genen te vinden die zorgen voor aanpassing - zonder veel succes.
Terwijl het zoeken naar belangrijke aanpassingsmutaties weinig opleverde, vonden anderen juist wel bewijs voor natuurlijke selectie bij mensen. Zo werd bijvoorbeeld duidelijk dat de genetische verschillen tussen volken soms groter zijn in DNA dat voor genen codeert dan in DNA dat niet codeert. Dat kan alleen maar verklaard worden door selectie, die sterker werkt op het DNA van genen dan op niet-coderend DNA. Maar als er wel selectie was, waarom vonden we dan de verantwoordelijke mutaties niet?
Deze vraag hield ook Anna Di Rienzo en Jonathan Pritchard aan de University of Chicago bezig. Di Rienzo werkt op het gebied van humane genetica en Jonathan Pritchard ontwikkelt methoden voor de analyse van genetische data. Hun werkkamers liggen direct naast elkaar en hun expertise is complementair. Dat resulteerde in een vruchtbare samenwerking, en in zes recente publicaties openen ze onze ogen. Stel, zeggen ze, dat er niet één maar vijfhonderd DNA-variaties bijdragen aan lengte (in een stuk of honderd genen). Op vijfhonderd plaatsen in je DNA kun je dan een 'korte’ variant dragen of een 'lange’ variant, de varianten (door genetici allelen genoemd) verschillen misschien in één basepaar van elkaar. Iedere 'korte’ variant maakt je twee millimeter korter dan de 'lange’ variant. De korte en lange varianten komen ongeveer evenveel voor en iedereen draagt een mengeling van korte en lange varianten. Stel nou dat bij de Pygmeeën de frequentie van de korte varianten iets zou toenemen, zodat zestig procent van de allelen kort is en veertig procent lang; dat zou ze gemiddeld twintig centimeter korter maken! Twintig centimeter is een enorme verandering, maar wie zoekt naar dé aanpassingsmutatie vindt niets!
Mede dankzij Pritchard en Di Rienzo kunnen we nu met nieuwe ogen kijken naar natuurlijke selectie bij de mens. Het nieuwe paradigma luidt: aanpassing door subtiele frequentieverschillen van veel DNA-varianten. Wel jammer van die stukken chromosoom zonder variatie. Het was zo'n mooi idee!