Nutteloze stofdeeltjes zijn bouwstenen geworden voor alle genomen van gewervelde dieren

Oorspronkelijk werd gedacht dat het slechts stofdeeltjes op een microscoopglaasje waren.

Nu suggereert een nieuwe studie dat microchromosomen – een soort klein chromosoom dat wordt aangetroffen bij vogels en reptielen – een langere geschiedenis hebben en een grotere rol spelen bij zoogdieren dan we hadden verwacht.

Door de DNA-sequenties van precieze chromosomen over veel verschillende soorten uit te lijnen, konden de onderzoekers de consistentie van deze DNA-moleculen in families van vogels en reptielen aantonen, een consistentie die honderden miljoenen jaren teruggaat.

Bovendien ontdekte het team dat deze stukjes genetische code werden geschud en op grotere chromosomen werden geplaatst in buideldieren en placentale zoogdieren, inclusief mensen. Met andere woorden, het menselijk genoom is niet zo “normaal” als eerder werd aangenomen.

“We hebben deze reeksen vogels, schildpadden, slangen, hagedissen, vogelbekdieren en mensen geclassificeerd en vergeleken.” Geneticus Jenny Graves zegt:van La Trobe University, Australië. “Verrassend genoeg waren de exacte chromosomen vergelijkbaar bij alle soorten vogels en reptielen.

“En het meest verrassend was dat het dezelfde kleine chromosomen waren van amphioxus – een klein visachtig dier zonder ruggengraat dat 684 miljoen jaar geleden de laatste gemeenschappelijke voorouder was met gewervelde dieren.”

Door deze kleine chromosomen terug te traceren naar de oudheid amfioxus, konden wetenschappers genetische verbanden leggen voor al haar nakomelingen. Deze kleine stofdeeltjes zijn eigenlijk belangrijke bouwstenen voor gewervelde dieren, niet alleen onnatuurlijke toevoegingen.

De meeste zoogdieren lijken hun microchromosomen tijdens hun evolutie te hebben geabsorbeerd en gemengd, waardoor ze eruitzien als normale stukjes DNA. De uitzondering is het vogelbekdier, dat veel chromosomale secties heeft die in lijn liggen met fijne chromosomen, wat suggereert dat deze methode in dit opzicht als een ‘opstapje’ kan dienen voor andere zoogdieren, aldus de onderzoekers.

De minuscule chromosomen zijn consistent bij vogels en reptielen, maar worden gemengd in de grotere chromosomen bij zoogdieren. (Paul Waters)

De studie onthulde ook dat microchromosomen niet alleen vergelijkbaar waren tussen veel soorten, maar ook op dezelfde locatie in cellen waren gelokaliseerd.

“Niet alleen zijn ze vergelijkbaar in elke soort, maar ze zijn samen geclusterd in het midden van de kern waar ze fysiek met elkaar interageren, wat wijst op functionele samenhang,” Bioloog Paul Waters zegt:van de Universiteit van New South Wales (UNSW) in Australië.

“Dit vreemde gedrag geldt niet voor de grote chromosomen in onze genomen.”

Onderzoekers schrijven recente ontwikkelingen in de DNA-sequencingtechnologie toe aan het vermogen om precieze chromosomen end-to-end te sequensen, om te bepalen waar en voor welk doel deze DNA-fragmenten verschijnen.

Het is niet duidelijk of er een evolutionair voordeel is aan het coderen van DNA in grotere chromosomen of in minuscule chromosomen, en de bevindingen die in dit artikel worden beschreven, kunnen wetenschappers helpen om dit specifieke debat tot rust te brengen – hoewel er nog veel vragen blijven.

De studie suggereert dat de benadering van grote chromosomen die bij zoogdieren is ontstaan, niet echt de norm is, en mogelijk een fout is: genen zijn bijvoorbeeld dicht opeengepakt in microchromosomen.

In plaats van ‘normaal’ te zijn, waren de chromosomen van mensen en andere zoogdieren gevuld met veel ‘junk-DNA’ en op veel verschillende manieren gemengd. Graves zegt.

“De nieuwe kennis helpt verklaren waarom er zo’n grote groep zoogdieren is met totaal verschillende genomen die in elke hoek van onze planeet leven.”

De zoekopdracht is gepubliceerd in PNAS.