Wetenschappers bekeken hoe variatie in het aantal gen-kopieën de evolutie van de ijsbeer beïnvloedde.

Ongeveer 500.000 jaar geleden trokken enkele bruine beren naar het noorden. Langzaam maar zeker paste deze populatie beren zich aan aan de barre omstandigheden in het sneeuwlandschap. De meest opvallende verandering was een witte vacht, die een betere camouflage bood tijdens de jacht op zeehonden. Daarnaast werden de klauwen van deze beren korter en scherper waardoor ze makkelijker op het ijs konden wandelen en prooien beter konden vastgrijpen. Vandaag kennen we deze beren als ijsberen. Diverse studies brachten de graduele evolutie van bruine beer naar ijsbeer in kaart en wetenschappers beschreven de genetische veranderingen die gepaard gingen met deze transitie. Meestal focusten de onderzoekers op mutaties in specifieke genen, maar een nieuwe studie in het vaktijdschrift PNAS bekeek een ander genetisch aspect: het aantal kopieën van bepaalde genen.

Amylase
Het aantal kopieën van sommige genen verschilt van individu tot individu. Deze variatie – die wetenschappers copy number variation (CNV) noemen – is het resultaat van ‘foutjes’ tijdens de celdeling. Wanneer de cel zich in tweeën splitst, krijgt elke nieuwe dochtercel een kopie van het genoom. Tijdens het kopiëren van het DNA kan een bepaalde regio in het genoom verwijderd of verdubbeld worden. Meestal heeft deze variatie in het aantal gen-kopieën weinig gevolgen, maar soms biedt het een voordeel. In het menselijk genoom is er bijvoorbeeld variatie in het aantal amylase-genen. Deze genen produceren eiwitten die de vertering van zetmeel efficiënter maken. Populaties met een zetmeelrijk dieet, zoals Europeanen en Japanners, hebben meerdere kopieën van deze genen in vergelijking met populaties die weinig zetmeel eten (bijvoorbeeld Afrikaanse stammen, zoals de Biaka en de Datog).


Carnivoren
Hoe zit het met de ijsbeer? De onderzoekers telden het aantal genen in de genomen van 17 ijsberen en 9 bruine beren en vonden enkele interessante patronen. Zo is er bij deze beren, net als de mens, variatie in het aantal amylase-genen. Uit de analyses bleek dat ijsberen minder kopieën hebben van deze genen. Het dieet van de ijsbeer bestaat voornamelijk uit vlees terwijl de bruine beer een omnivoor is die vaak zetmeelrijk voedsel eet. Het is dus logisch dat bruine beren baat hebben bij meer kopieën van dit gen. Het dieet van de ijsbeer laat het daarentegen toe om te overleven met minder amylase-genen.

Reuk-genen
Daarnaast hebben ijsberen meer kopieën van het gen KRTAP21-1 in vergelijking met de bruine beer. Dit gen speelt een rol in de vorming van haren en is mogelijk verantwoordelijk voor de dikkere vacht van de ijsbeer. Verder hebben ijsberen beduidend minder reuk-genen (zogenaamde olfactory receptors). Combinaties van deze genen zorgen ervoor dat dieren uiteenlopende geuren kunnen opvangen. Waarschijnlijk is geur minder belangrijk in het arctisch poolgebied en kunnen ijsberen overleven met een kleiner repertoire aan reukgenen.

Kanttekening
Tenslotte een kleine kanttekening bij deze studie. Alle genen die in deze analyses naar voren komen, zijn kandidaten voor verder onderzoek. Het is aanlokkelijk om evolutionaire verhaaltjes te vertellen bij elk gen dat significant verschilt van de rest. Uit eigen ervaring weet ik bijvoorbeeld dat reuk-genen vaak tevoorschijn komen in genetische analyses van zoogdieren. Deze genen zijn talrijk in het genoom – ongeveer 800 stuks bij de mens en 1400 bij de muis – en kunnen toevallig opduiken in de resultaten. Dit wil niet zeggen dat de conclusies uit deze studie verkeerd zijn, maar men moet wel opletten met de interpretatie van de resultaten.


Over de auteur
Jente Ottenburghs promoveerde aan de Universiteit Wageningen waar hij onderzoek deed naar de evolutie van ganzen. Na een stage bij de wetenschapsredactie van de Volkskrant werkt hij nu als postdoc aan de Uppsala Universiteit in Zweden. Meer weten over Jente? Neem een kijkje op zijn website. Recent kon je in een artikel van de hand van Jente al lezen hoe een genoom in kaart wordt gebracht. Nieuwsgierig? Klik hier! En hier kun je lezen hoe de genetische code precies werkt.