Sciencepalooza

Hoe bacteriën onze geschiedenis schreven

Hoe ontstond de mens? Hoewel die vraag door Charles Darwin in grote lijnen is beantwoord, zitten er nog een paar gaten in onze kennis over de exacte evolutie van aap tot mens.

Medium wetenschap 25 2012 bacterie

Zo weten we dat ongeveer honderdduizend jaar geleden de menselijke soort door een evolutionaire trechter is gegaan. Destijds was de menselijke soort in Afrika gereduceerd tot een groep van slechts vijf- tot tienduizend individuen. Uit die groep is uiteindelijk de huidige versie van Homo Sapiens voortgekomen die alle toenmalige neven en nichten (zoals onder anderen de Neanderthalers) achter zich liet. Hoe deze trechter is ontstaan en hoe we er succesvol uit gekomen zijn is nog niet helemaal duidelijk: er zijn hoogstwaarschijnlijk verscheidene belangrijke factoren geweest die dit proces hebben beïnvloed, zoals biologische, culturele, en natuurlijke factoren variërend van grote natuurrampen als vulkaanuitbraken tot de ontwikkeling van taal. Volgens een recente publicatie in Proceedings of the National Academy of Sciences kunnen we daar een nieuwe factor aan toevoegen: de invloed van bacteriën.

In een nieuwe studie, geleid door onderzoekers uit San Diego, is gekeken naar zogenaamde Siglecs. Siglecs (Sialic acid-recognizing Ig-like lectins) zijn herkennings-moleculen op de oppervlakte van witte bloedlichaampjes, die functioneren als ‘soldaat-cellen’ van het immuunsysteem. Alles wat het lichaam binnendringt en gevaarlijk is (zoals bijvoorbeeld bacteriën die hersenvliesontsteking veroorzaken), wordt door deze soldaat-cellen herkend en opgeruimd. Bacteriën proberen echter op hun beurt ons immuunsysteem om de tuin te leiden of zelfs te overstimuleren en zo de gastheer juist zieker te maken. Bacteriën misbruiken hiervoor de Siglecs, en beïnvloeden het immuunsysteem zo ten gunste van hun eigen overleving.

Door middel van nieuwe krachtige sequentietechnieken hebben de onderzoekers de Siglec-genen van hedendaagse mensen uit alle hoeken van de wereld en van verschillende apensoorten in kaart gebracht. Vervolgens vergeleken ze deze met genomen van onze voorouders zoals Neanderthalers en Denisovaren. De onderzoekers vonden dat de genen voor twee versies van deze Siglecs (Siglec-13 en -17) gemuteerd zijn geraakt in onze voorouders: één van de genen is geheel verdwenen terwijl een ander gen geïnactiveerd is geraakt. En dit lijkt precies gebeurd te zijn op het moment dat de ontwikkeling van de mens zich in die trechter in Afrika bevond. Dit is echter niet gebeurd bij aan ons verwante apensoorten zoals chimpansees. Een van de conclusies van de auteurs is dat inactivatie van deze genen in onze voorouders hun een specifiek voordeel moet hebben gegeven ten opzichte van hun soortgenoten. Het is zeer plausibel dat een enkele unieke mutatie, waardoor individuen minder bevattelijk zijn voor bacteriën die kindersterfte veroorzaken, in een kleine groep individuen een enorm evolutionair voordeel kan geven.

Om de functionele rol van het eiwit te bevestigen hebben de onderzoekers de defecte humane Siglec-genen weer hersteld. Tijdens de analyse bleek dat deze herstelde genen weer werkende Siglecs-eiwitten konden maken. Op in het laboratorium gekweekte witte bloedlichamen herkenden deze Siglecs de moderne, hersenvliesontsteking veroorzakende bacteriestammen, wat een bevestiging is dat deze genen ooit functioneel zijn geweest.

Hoewel het natuurlijk uitermate lastig is om uitspraken te doen over gebeurtenissen die honderd- of tweehonderdduizend jaar geleden plaatsvonden, lijkt het erop dat bacteriën, hoe klein ook, een enorme rol hebben gespeeld tijdens de evolutie van de moderne mens.