Het machtige oceaanroofdier blijkt 62 nieuwe genen te hebben verworven door ontmoetingen met andere soorten.

Coelacanthen – machtige oceaanroofdieren – zijn hele bekende vissen waar heel wat fossiele resten van zijn teruggevonden. Lang dachten wetenschappers dat ze zo’n 65 miljoen jaar geleden waren uitgestorven. De vangst van de eerste levende coelacanth voor de kust van Zuid-Afrika zorgde in 1938 dan ook voor heel wat opschudding. De coelacanth leefde klaarblijkelijk nog steeds. Het dier werd bekend als een ‘levend fossiel’ omdat hij tijdens de evolutie weinig of niet veranderd zou zijn. Daar komen onderzoekers nu op terug. Want het lichaam van de coelacanth mag er dan misschien nog steeds hetzelfde uitzien, zijn genoom vertelt een heel ander verhaal.

Variaties
Tijdens het zoeken in genetische databases naar de voorouderlijke versie van een menselijk gen dat betrokken is bij genregulatie, CGGBP1, ontdekte onderzoeker Isaac Yellan onverwachts dat coelacanth vreemd genoeg veel variaties van dit gen heeft. Nog ongebruikelijker is het dat deze verschillende variaties niet allemaal een gemeenschappelijke voorouder met elkaar deelden. Dit leidde tot de verrassende ontdekking dat de coelacanth zo’n 10 miljoen jaar geleden 62 nieuwe genen van andere soorten heeft weggekaapt. Hoewel dat al interessant is, is het nog fascinerender hoe deze genen precies tot stand zijn gekomen. Want onderzoek wijst uit dat deze genen voort zijn gekomen uit transposons, oftewel; springende genen.


Een coelacanth. Afbeelding: Alberto Fernandez Fernandez via Wikimedia Commons

Sommige stukjes DNA kunnen van positie veranderen in het genoom. Ze springen als het ware van het ene chromosoom naar het andere. Dit worden ook wel springende genen, of transposons genoemd. Het zijn eigenlijk parasitaire DNA-elementen waarvan het enige doel is om meer kopieën van zichzelf te maken. En dat bereiken ze soms ook door tussen soorten te bewegen. Als deze springende genen op de verkeerde plek terechtkomen, kunnen ze schade veroorzaken. Maar af en toe levert een verdwaald transposon toch een voordeel op. Na verloop van tijd raakt de code van het enzym in verval en stopt het springen. Maar als de gewijzigde sequentie de gastheer zelfs maar een subtiel selectief voordeel oplevert, kan het gen blijven hangen. En dat is precies wat er bij de coelacanth, meerdere keren, is gebeurd.

Horizontale genoverdracht
Omdat gemeenschappelijke afkomst is uitgesloten, lijkt het erop dat de transposons afkomstig zijn van zogenoemde horizontale genoverdracht. Dit is een proces waarbij genetisch materiaal tussen twee organismen wordt uitgewisseld, zonder dat er een familierelatie is tussen de twee. Hierdoor is het echter lastig boven water te krijgen waar de coelacanth de weggekaapte genen precies vandaan heeft. “Horizontale genoverdracht vertroebelt dit beeld,” zegt Yellan. “Maar we weten van andere soorten dat het kan gebeuren via parasitisme. De meest waarschijnlijke verklaring is dat ze in de evolutionaire geschiedenis meerdere keren zijn geïntroduceerd.”

Geen fossiel
Er zijn talloze voorbeelden van transposon afgeleide genen bij verschillende soorten. Maar de coelacanth valt op door de enorme omvang ervan. “Het was verrassend om te zien dat coelacanthen een heel groot aantal van deze transposon afgeleide genen hebben,” stelt Yellan. En dat betekent dat de Coelacanth dus helemaal geen levend fossiel is. “Ze zijn misschien wat langzaam geëvolueerd, maar het is zeker geen fossiel,” aldus Yellan.


Doel
Wat deze 62 genen precies doen? Yellan moet ons het antwoord schuldig blijven. “Hoewel we niet weten wat deze 62 genen doen, blijken veel ervan te coderen voor DNA-bindende eiwitten en spelen waarschijnlijk een rol bij genregulatie.” Reageerbuisexperimenten en computermodellering toonden aan dat tenminste acht van de eiwitten waarvoor deze genen coderen, zich binden aan verschillende herhaalde sequenties van DNA. Dit suggereert dat ze – net als de menselijke versie – betrokken zijn bij genregulatie. Sommige van hen komen alleen tot expressie in specifieke weefsels.

Waar de genen oorspronkelijk vandaan kwamen en wat ze precies in de coelacanth doen, blijft misschien voor altijd een mysterie. De vissen worden namelijk zelden gezien, waardoor de mogelijkheid om ze te bestuderen beperkt is. Het duurde zelfs tot 1998 voordat een andere bekende levende soort, de Indonesische coelacanth, op een Indonesische vismarkt werd ontdekt. “Coelacanthen zijn uiterst zeldzaam en ze kunnen zich heel goed verstoppen,” zegt Yellan. En dus zullen we het mysterie van de 62 genen van de raadselachtige coelacanth mogelijk nooit ontrafelen.

Wist je dat…

…ook ons genoom vol zit met springende genen? Dat heeft zowel positieve als negatieve gevolgen. Lees hier snel verder!