De vele aspecten van voedsel

Er zitten verrassend veel aspecten aan voedsel. Dat realiseerde ik me weer eens toen ik het blad Leven doorbladerde. Je hoeft geen vegetarier te zijn om te beseffen hoe ons voedsel verbonden is met ontzettend veel belangrijke thema's als: wereldvoedselproblematiek, groeiende wereldbevolking, ontwikkelingssamenwerking (zie het lente nummer!), milieuvervuiling, uitputting natuurlijke hulpbronnen, energie, duurzaamheid, klimaatverandering, biodiversiteit, bioindustrie, toenemende vleesconsumptie als gevolg van toenemende wereldwijde welvaart, globalisering, landbouw, veeteelt, ontbossing, productie van biobrandstoffen, dierenwelzijn, ethiek, en menselijke gezondheid en ziekte.
Je kunt het niet zo gek bedenken of bijna alle wereldproblemen hebben een relatie met voedsel. En met vegetarisme. Dat laatste komt omdat vleesproductie een véél grotere aanslag op de aarde en natuurlijke hulpmiddelen doet dan plantaardig voedsel. Het mooiste vind ik de samenhang tussen alle problemen. Dat maakt het intellectueel de moeite waard. Onbegonnen werk omdat in dit blog alle verbanden toe te lichten. Ik heb in het verleden al eens over sommige verbanden geblogd, en zal dat in de toekomst zeker ook doen.


Over de samenhang van 9 systemen heb ik hier geblogd: biodiversiteit, CO2, ozonlaag, oceanen, kunstmest, land, zoetwater, lucht, chemie.
En hier: Grenzen van het systeem aarde.

Weer zo'n leuk voorbeeld van samenhang van systemen: Wat heeft de achteruitgang van vleermuizen nu met schade voor de landbouw te maken?

Vleermuizen eten insecten. Naar schatting kan een kleine kolonie van 150 vleermuizen jaarlijks 1,3 miljoen schadelijke insecten opeten. Die insecten vormen een plaag voor landbouwgewassen. Als de vleermuizenstand achteruitgaat, treedt er meer schade op aan landbouwgewassen door insectenvraat en moet er meer insecticiden gespoten worden. De economische schade wordt geschat op 23 miljard dollar per jaar in Noord Amerika. Nog een verband: door de introductie van windmolens in Amerika zal het aantal gedode vleermuizen in 2020 opgelopen zijn naar schatting van 33.000 tot 111.000 vleermuizen per jaar.

Bron: Justin G. Boyles et al (2011) Economic Importance of Bats in Agriculture, Science 1 April 2011

postscript 6 april

'Alles hangt met alles samen' is onzin. Er zijn zaken die niets met voedsel te maken hebben, zoals bijvoorbeeld kernenergie (behalve bij nucleaire rampen zoals in Japan. Men laat nu doelbewust 12 miljoen radioactief koelwater terug in zee stromen. Radioactiviteit kan zich ophopen in vissen die later geconsumeerd worden. Japanners zelf eten nu bij voorkeur geen verse vis maar liever diepvries. Er is geen land die nog voedsel importeert uit Japan).

7 april:
Vermoedelijk zullen met Caesium besmette gebieden in Japan decennia lang ongeschikt zijn voor landbouw en veeteelt. Zie ook:
"Radiocaesium (¹³⁷Cs) from the 1986 Chernobyl accident has persisted in freshwater fish in a Scandinavian lake for much longer than was expected."
bron: J. T. Smith (2000) 'Pollution: Chernobyl's legacy in food and water', Nature 405, 141 (11 May 2000)

10 april:
Een zeer interessant overzichts artikel over de relatie van voeding en de preventie van kanker verscheen in Nature 24 maart 2011 Food: 'The omnivore's labyrinth' door Sarah DeWeerdt (open access). Het artikel benadrukt de voetangels en klemmen bij het vaststellen van het nuttige effect van bepaalde bestanddelen in groente voor kankerpreventie en is daarom niet alleen interessant voor vegetariers. Vlees komt niet ter sprake.

Ionica Smeets geniale verdediging van de zuivere wiskunde

Ionica Smeets in DWDD 23 maart

De verdediging van de zuivere wiskunde door wiskundige Ionica Smeets in het programma DWDD 23 maart sloeg bij mij in als een bom. Ik had nog nooit een argument voor zuivere wetenschap (want het argument is net zo goed toepasbaar op zuivere wetenschap in het algemeen) zo kernachtig onder woorden gebracht gezien. 

Niet alleen kernachtig maar ook heel diep. Werkelijk perfect. De vraag werd gesteld: wat kan je daarmee in het dagelijks leven? (in dit geval topologie). Haar antwoord was:

Het is belangrijk dat je dingen doet waarvan je niet zeker weet wat je er aan hebt. Als we alleen maar dingen hadden gedaan waarvan we zeker wisten dat het iets opleverde, dan zaten we nu nog steeds in hutten of grotten met heel goed vormgegeven speren. Want niemand was iets anders gaan doen.

Precies: als je niet een nieuwsgierigheid hebt die uitstijgt boven het verbeteren van het bestaande, dan kom je nooit tot fundamenteel nieuwe kennis. Het probleem ligt precies bij de vraag Wat kun je er mee? Die vraag is fout. Als je blijft hameren op die vraag, dan begrijp je haar antwoord niet. Als mensen alleen bezig waren geweest met het verbeteren van dagelijkse behoeften dan zat Matthijs van Nieuwkerk nu in een grot in plaats van in een tv-studio met geavanceerde tv-camera's. (Overigens vraagt Matthijs zich nooit af wat het nut is van die eindeloze hoeveelheid bandjes, die hij dagelijks uitnodigt of wat het nut van voetbal of een soap is).

Conclusie

We hebben onze huidige wetenschap en techniek te danken aan mensen die dingen deden  waarvan ze niet wisten of het iets opleverde. Zuivere wetenschap dus.
Keerzijde van die medaille: we zitten nu met een nucleaire ramp van ongekende grootte [1].
Wat is beter: wonen in een grot met heel goede speren of onbeperkte hoeveelheid goedkope elektriciteit en slachtoffer zijn van een  nucleaire ramp?

 

Noten

1. 27 januari 2023: we zijn nu ruim 11 jaar verder en ik wist niet meer wat ik toen bedoelde met 'een nucleaire ramp van ongekende grootte'. Dat is de Fukushima nuclear disaster. Natuurlijk! Verontrustend dat je zo'n ramp vergeet...
   

Farewell to Windows! De overstap van windows naar Ubuntu.

Gisteren is de installatie van Ubuntu-Linux op mijn nieuwe PC gelukt! En daarmee is een einde gekomen aan het tijdperk van het 'Ramen' operating systeem. Farewell to Windows! 

Mijn 6 jaar oude Ramen-XP PC is niet gecrashed. Nee. Hij werd gewoon te traag. Het werd tijd voor Open Source operating systeem (gratis vind ik een lelijk woord). Heb ook nog naar Mac's gekeken. Ik vond ze te duur en ze hadden van die spiegelende schermen. Ze hebben iets elitairs. En het is bovendien een multinational net als het Ramen systeem van Bill Gates. Ubuntu Linux wordt niet door een commercieel bedrijf geproduceerd maar door een community van vrijwilligers (vergelijk: wikipedia).

In de nieuwe omgeving kan ik onmiddellijk door met alle internet zaken zoals blog en webmail. Dit blog is de eerste op mijn Ubuntu PC. De data van mijn oude PC moet ik nog overzetten. Ik heb gezien dat de Belastingdienst Ubuntu ondersteunt! Mooi! Dat zegt toch wel wat. Dat ga ik vandaag testen! Nog net op tijd om in te zenden vóór 1 april.
Een pps (powerpoint) presentatie die ik per email kreeg opende automatisch in OpenOffice Presentation met 1 muisklik. Ziet er goed uit. OpenOffice is ook open source.

NB: zeer toepasselijk heet het meegeleverde email programma: EVOLUTION !

Drie hoofdkenmerken van planten en dieren houden verband met elkaar

In mijn zoektocht naar de verklaring van introns en met name wat de evolutie boeken over introns schrijven kwam ik terecht bij de door mij zeer bewonderde Nick Lane, bekend van het magistrale Oxygen. In zijn recentste boek Life Ascending [1] kwam ik een interessante paragraaf tegen over een revolutionaire hypothese van Martin en Koonin [2] die een poging doen om de drie hoofdkenmerken van de eukaryotische cel te verklaren.

Eukaryoten zijn alle planten en dieren. NB: de kern (karyon) geeft de naam aan eu-karyoten. Bacteriën zijn geen eukaryoten. De drie hoofdkenmerken van Eukaryoten zijn: een celkern, een mitochondrion en introns. Bacteriën hebben géén celkern (wel DNA uiteraard), géén mitochondrions en géén introns [3]. Volgens Martin en Koonin hangen deze 3 hoofdkenmerken samen.

Over het nut en de oorsprong van de kernmembraan zijn vele hypotheses bedacht die geen van allen voldoen. Waarom zou je een membraan (met gaten!) om chromosomen willen hebben? Het vertraagt alleen maar de informatie overdracht van DNA naar de rest van de cel. Bescherming? Tegen wat? En bij iedere celdeling moet die membraan weer afgebroken worden!

Volgens de MK hypothese vormt de kernmembraan een barrière tussen mRNA en ribosomen. De membraan van de celkern zou er voor zorgen dat de machinerie in de celkern [4] de tijd heeft introns netjes uit het mRNA te knippen. Daarna kan het zonder problemen naar ribosomen in het cytoplasma gaan om vertaald te worden in eiwitten. Als bacteriën introns zouden hebben, zouden introns (ten onrechte) vertaald worden naar eiwitten omdat bacteriën geen celmembraan hebben die dat tegen zou kunnen houden.

Martin, Koonin [2]

Tot zover duidelijk. Maar: waarom zitten er dan überhaupt introns in ons DNA? Als ze schadelijk zijn, waarom zijn ze dan niet weggeselecteerd in plaats van zoiets als een kernmembraan uit te vinden? Hier komt het mitochondrion naar voren: het is 'de bron van onze introns' volgens de MK hypothese. Het mitochondrion is nl een indringer (zie: endosymbiosis theorie) met uiterst nuttige eigenschappen [5] maar met een gevaarlijke lading introns in hun DNA. Die introns lekten en integreerden in het DNA van de vroege eukaryoot. Ze richten daar waarschijnlijk grote schade aan. Paard van Troje! Individuen die een kernmembraan én knipmachinerie in de kern bezaten, hadden een verdedigings mechanisme in handen. Op die manier leg je dus een functioneel én een chronologisch verband tussen het mitochondrion, introns en de celkern! Verbluffend: een verband tussen de 3 hoofdkenmerken van de eukaryotische cel. Die drie hoofdkenmerken zijn nu geen toevalligheden meer. Dat is vooruitgang! Het is een belangrijke hypothese. Je zou hem ook the extended endosymbiosis theory kunnen noemen. Ook belangrijk omdat Martin en Koonin belangrijke wetenschappers zijn. Anders gezegd: alleen belangrijke wetenschappers zijn in staat om tot gewaagde, vernieuwende hypotheses te komen zonder direct tegengesproken te worden door vervelende feiten die ze op dat moment niet kenden. De mindere goden onder de wetenschappers zouden grandioze theorieën bedenken zonder eerst alle relevante feiten te inventariseren.

Nick Lane

Ik heb wel een probleempje met de manier waarop Nick Lane de hypothese neerzet. Hij verwisselt de woorden 'intron' en 'transposable element' te vaak. Hij gebruikt ze haast als synoniem. Het kan wel waar zijn dat introns afstammen van transposable introns II, maar eukaryotische introns hebben helemaal geen transposable eigenschappen (meer). Dat moet je dus niet door elkaar halen. Introns zijn geen transposons. Dat is verwarrend. In een email uitwisseling gaf Lane ook toe dat er in de base volgorde van eukaryotische introns geen enkel bewijs te vinden is voor hun afstamming van transposable elements. De aanwijzingen liggen meer in de manier waarop introns uitgesplitst worden, maar dat is indirect 'bewijs'.

Ik vind dit soort hypotheses spannend, tot de verbeelding sprekend en educatief, omdat ze functionele verbanden leggen tussen verschijnselen die tot nu toe geïsoleerde feiten waren: de celkern, het mitochondrion en introns. De hypothese brengt orde in de chaos. Zo krijgen we een beetje vat op de overstelpende hoeveelheid bizarre details van het leven. De geschiedenis van het leven kent toch al zoveel toevallige gebeurtenissen. Het endosymbiosis incident (zo'n 2 miljard jaar geleden) was op zich al een bizar incident dat de basis legde voor alle planten en dieren inclusief wijzelf. Toen drongen introns onze genen binnen, en dat legde de basis voor onze celkern. Die celkern hebben we dus aan introns te danken. Die introns hebben we aan die indringer het mitochondrion te danken. Ons leven hangt van toevalligheden aan elkaar.

Toch blijf ik met vele vragen zitten. Wat ik vaak mis in dit soort hypotheses is wat er nog ontbreekt aan kennis, wat er allemaal wordt aangenomen. Helpt een membraan met gaten écht tegen het doorlaten van ongesplitste mRNAs? Is er experimenteel bewijs? Dat zou toch moeten kunnen. Bestaan er ziektes van de kernmembraan: ik heb last van 'te-grote-gaten-in-mijn-kernmembraan-syndroom'?  [6] Is er een actief of passief transport door de gaten? Waren er misschien andere voordelen van een kernmembraan? (aanhechten chromosomen?). Ook vraag ik mij af: de mooie rol die de auteurs aan de kernmembraan toekennen: is dat niet wijsheid achteraf? Zit er niet een heel klein beetje story-telling in? Waarom had er niet gewoon selectie kunnen optreden tegen introns in genen? Gewoon ieder gen wegselecteren waar een intron in zit? Gewoon alle opties op een rijtje zetten. Dat soort afwegingen mis ik. Hoe knap de hypothese ook is. Daartegenover staat een zekere bescheidenheid van vele onderzoekers die je in allerlei varianten tegenkomt:

"the mechanisms of intron insertion remain a mystery"

Dat maakt dat het onderzoek naar introns nog steeds spannend is!

Noten

1. Nick Lane (2009) Life Ascending - The Ten Great Inventions of Evolution, p. 112-117.
   
2. William Martin and Eugene V. Koonin 'Origin of nucleus–cytosol compartmentalization in the wake of mitochondrial origin' . Hypothesis. Nature 440, 41-45 (2 March 2006) 
3. tenminste niet de typische eukaryotische introns (spliceosomal introns). NB de hoofdkernmerken zijn kenmerken van de eukaryotische cel! Er zijn ook ééncellige eukaryoten.
4. De splicing machinerie of: het spliceosoom. Transcriptie (het maken van RNA op basis van DNA) en Translatie (het maken van eiwit op basis van mRNA) zijn ruimtelijk gescheiden.
5. de nuttige eigenschappen van mitochondrions zijn energieproductie. 
6. Dit onderzoek gaat over afwijkende celmembranen: Hannes Lans and Jan H. J. Hoeijmakers(2006)  Cell biology: Ageing nucleus gets out of shape, Nature 440, 32-34 (2 March 2006) 

 

Vorige blogs over introns

• Introns voor beginuitknippenners
• Het intron-mysterie voor gevorderden (1) 
• Het intron-mysterie voor gevorderden (2) Evolutie van introns
• Oude en nieuwe inzichten in de functie van introns

Rutte: van alle theorieën is die van Darwin nog de beste!

Mark Rutte: van alle theorieën die er zijn is die van Darwin nog de beste!

Hoe zijn we geschapen, meneer Rutte?
Dat houd ik even voor me zelf. Maar wat ik, uh, uh, uh, uh
Maar daar kunt U toch wel antwoord op geven? daar ben ik benieuwd naar, hoe zijn we geschapen, meneer Rutte, dat is toch een normale vraag?
Van alle theorieën die er zijn is die van Darwin nog de beste.

Dit is de letterlijke weergave van het interview met Mark Rutte, dat uitgezonden werd op 10 maart 2011. De video is te zien op DWDD jakhalzen.

Zie ook: Jan Peter Balkenende: God of Darwin? 17 okt 2007 op evolutie.blog.com

Typisch menselijke eigenschappen als hersenomvang en monogamie veroorzaakt door DNA verlies

In een Nature publicatie vandaag donderdag 10 maart tonen onderzoekers aan dat er in de loop van de menselijke evolutie vele stukken DNA van duizenden baseparen verloren zijn gegaan en dat die deleties een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan typisch menselijke eigenschappen zoals hersenomvang, anatomie van de penis, en uiteindelijk de typische menselijke monogamie!

Tot nu toe was de gedachte dat wij ons onderscheiden van de chimpanzee door nieuwe genen of tenminste door nieuwe regulators die onze genen op een nieuwe manier tot expressie brengen. Maar dat is dus niet zo. Het kan dus ook door stukken DNA die genen reguleren kwijt te raken. Dit is zeer verrassende uitkomst! Vooruitgang door verlies van DNA. Een origineel idee waarschijnlijk geboren uit het gebrek aan vondsten van nieuwe stukken DNA die ons onderscheiden van chimpanzees.

Sexy ape with brains
Het verhaal over de penis en monogamie is natuurlijk zeer verbazingwekkend. Het bleek dat door bepaalde DNA deleties de mannelijke penis ongevoeliger was geworden waardoor de coïtus juist langer ging duren (6 - 10 minuten). In ieder geval langer dan die van de chimpanzee, waarvan al bekend was dat die zeer kort is (5 - 30 seconden). Samen met andere menselijke kenmerken zoals permanente borsten en onzichtbare ovulatie bij de geslachtsrijpe vrouw, zou dit hebben bijgedragen tot de typisch menselijke monogamie. Ik vind het nogal een sprong van langere coïtusduur naar monogamie. Maar ik vind het verband van DNA deletie, ongevoeliger penis en langere coïtus al spectaculair genoeg.

Ook spectaculair is het resultaat dat de grotere neocortex van de menselijke hersenen veroorzaakt wordt door het verlies van een stuk DNA dat groei van hersenweefsel onder controle houdt. Dus een rem op de groei van bepaald hersenweefsel valt weg, waardoor je juist extra groei krijgt in een bepaald hersengebied. Dit gaat ook weer in tegen het standaard idee dat je voor grotere hersenen nieuwe genen of genregulators nodig zou hebben.Verlies van DNA kan iets nieuws opleveren. Genetici en evolutiebiologen wisten al dat de mens overmatig veel DNA had. Nu snappen we het nut: je kunt nog eens iets weggooien!

Introns
Gezien mijn belangstelling voor introns is mij nog iets opgevallen: 30% van de 509 specifiek menselijke deleties vallen binnen introns! Nu, zou je zeggen: logisch! Introns zijn toch stukken random DNA zonder enige functie? Jawel, maar die 509 deleties zijn deleties van stukken DNA die in de chimpanzee juist geconserveerd zijn, dus onder purifying selection staan. Belangrijke functionele stukken DNA dus. De chimpanzee (en de gemeenschappelijke voorouder van mens en chimpanzee) heeft 154 geconserveerde stukken DNA in introns zitten. Ra, ra, hoe kan dat? Wat doen die stukken DNA? Een stuk DNA met onbekende functie in een intron? Kan het misschien een gen in een intron zijn? Kan het dat die stukken intron DNA een regulerende functie hebben? Ook dat zou spectaculair zijn. Ik heb geen idee wat de verklaring is. De auteurs schrijven er niets over.

Bronnen

Cory Y. McLean et al (2011) Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific traits, Nature 10 maart 2011

Open access Nature News: How the penis lost its spikes

Open access Science Now: How Humans Got Spineless Penises and Big Brains

Oude en nieuwe inzichten in de functie van introns

Er lijkt geen twijfel meer te bestaan in de wetenschappelijke wereld over het feit dat introns maar vooral splicing belangrijke functies vervullen. Maar laten we eerst even stilstaan bij hoe extravagant introns zijn, en hoe recent eigenlijk de wetenschappelijke kennis over de functie van introns is. Ik heb een aantal evolutie leerboeken nagekeken op het voorkomen van introns. Tenslotte zijn introns al in 1977 ontdekt en van groot belang voor evolutie.

Nobelprijswinnaar Christian de Duve schreef in 2002 in Life Evolving:
"In 1977, two investigators working independently in two different American laboratories, the American Philip Sharp and the Englishman Richard Roberts, made one of the most stunningly unexpected discoveries ever made in biology" (p.34). Dat is nogal wat! Introns zijn één van de meest krankzinnig onverwachtte ontdekkingen ooit gedaan in de biologie! De Duve dacht dat introns wel enig nut moesten hebben (welk?), anders zouden ze wel geëlimineerd zijn door natuurlijke selectie. Dit is een grappige, intrigerende redenering. Merkwaardig genoeg, in zijn meer op wetenschappelijk publiek gerichte recente boek Singularities. Landmarks on the Pathways of Life (2005) komt introns niet in de index voor, wordt 1x kort in de tekst genoemd (p.107), terwijl er veel aandacht gegeven wordt aan RNA, de RNA-world en de oorsprong en de typische kenmerken van eukaryoten. Verbazingwekkend! Nog verbazingwekkender was het toen ik ontdekte dat hij in een ouder boek Vital Dust. The Origin and Evolution of Life on Earth (1995) uitgebreide aandacht gaf aan introns! Raadselachtig dat hij dat in latere boeken achterwege laat.

Een andere Nobelprijswinnaar Manfred Eigen schreef in 1992 (dus 15 jaar na de ontdekking van introns): "The function of introns, if they possess one, is still unknown" (p.45 Steps towards Life).

Ook schreef hij dat men toen niet wist met zekerheid of introns een overblijfsel waren van de tijd dat eukaryoten ontstonden. Intrigerend!  De onwetendheid over de functie van introns is waarschijnlijk de verklaring dat men er in die tijd niet veel over schreef.

Christiane Nüsslein-Volhard, ook Nobelprijswinnaar, beschrijft in 2006 in het boek Coming to Life de genetische basis van de embryonale ontwikkeling van dieren zónder enige rol aan introns toe te schrijven. In de figuur 15 op pagina 34 (transcription and translation) wordt splicing helemaal weggelaten alsof het niet bestond. Op pagina 39 wordt het bestaan van introns kort genoemd. Dit is opvallend, want zij zou nooit om een begrijpelijk verhaal te kunnen vertellen wetenschappelijke inzichten geweld aan doen. Als introns en alternatieve splicing van cruciaal belang zouden zijn voor de embryonale ontwikkeling dan zou het hier tevoorschijn moeten komen. Niet dus. Terwijl mRNA wel degelijk een belangrijke rol in haar verhaal speelt (b.v. bicoid mRNA in Drosophila eicel, p.66).

Een andere bekende onderzoeker van de genetische regulatie van embryonale ontwikkelingsprocessen is Sean Carroll. In het bekende en rijk geïllustreerde From DNA to Diversity. Molecular Genetics and the Evolution of Animal Design (2001) spelen RNA, splicing en introns helemaal geen rol! In zijn populaire Endless Forms Most Beautiful. The New Science of Evo Devo (2005) staat zelfs een diagram van 'transcription' en 'translation' (Fig. 3.2) waar notabene mRNA direct naar het ribosoom gaat zonder splicing! Introns, exons en splicing worden weggelaten. Het is bijna misleidend te noemen.
Ik heb in het bekende boek van Lynn Margulis (1998) Five Kingdoms de lijst van karakteristieke verschillen (het zijn er tientallen) tussen prokaryoten en eukaryoten opgezocht om te kijken of spliced genes (introns) genoemd werd. Die kwamen er niet in voor! Terwijl spliceosomal introns karakteristiek zijn voor eukaryoten. 

 

Evolutiehandboeken

 

Futuyma (2005)

Strickberger (2000)

(voor volledige lijst van handboeken zie: WDW website)

Een aparte categorie vormen de evolutiehandboeken. Deze proberen een volledig overzicht te geven van de evolutiebiologie. Ik heb 10 handboeken van de laatste 15 jaar nagekeken op introns. Het resultaat is wisselend, maar over het algemeen zeer incompleet. Minimaal moet er een schema van de exon-intron gen structuur, splicing, mogelijke functie van introns, de fylogenie, de Introns-Early/Late hypothese (uiteraard!), en als het even kan alternative splicing behandeld worden en uiteraard moet 'intron' in de index voorkomen. Het beste komen Strickberger (2000) en Futuyma (1998, 2005) uit de bus. Strickberger beschrijft positieve/negatieve aspecten, de Introns-Early/Late controverse en stelt goede vragen zoals: Hoe kan kwamen introns in eukaryotische genen terecht? Waarom werden ze zo algemeen? Hoe kunnen ze zich handhaven? Ook al worden niet alle vragen beantwoord, het zet je toch aan het denken en maakt het spannend. Anderen laten het bij het opsommen van droge feiten. Het slechtste zijn (in dit opzicht!) Freeman/Herron (2007), Stearns/Hoekstra (2005) en Ridley (1996, 2004): incompleet, soms staat 'intron' niet eens in de index, en het ergste is als je een misleidend schema geeft: DNA --  RNA -- eiwit waarbij zelfs in de beschrijving van het transcriptie en translatie proces, mRNA rechtstreeks naar het cytoplasma gaat en een eiwit gemaakt wordt, alsof er geen splicing bestaat! Niemand noemt het aantal introns per gen in verschillende systematische groepen. De behandeling van introns hangt van de persoonlijke voorkeuren van de auteurs af. Een positieve verrassing was het handboek van Peter Skelton Evolution - A Biological and Palaeontological Approach (1996) wat een herdruk is van 1993. Juist omdat je het niet verwacht. Er komt een net schema in voor (inclusief exons, introns, splicing) en alternative splicing wordt goed uitgelegd.

Nieuwe inzichten over introns

Ik geef één voorbeeld van nieuwe inzichten in introns en splicing (dat uiteraard nog niet in de handboeken voorkomt). Wanneer er introns uit mRNA geknipt worden, ontstaat er de gelegenheid om ook een exon eruit te knippen. Dit kan doordat de grens tussen exon en intron niet scherp is en eiwitten die moeten knippen soms wel en soms niet de grens herkennen. Daardoor krijg je vanuit één gen meerdere eiwitten varianten. Het proces heet alternative splicing en de resulterende eiwitten heten splice isoforms. Tot nu toe dacht ik dat dat een toevals gebeurtenis was. Maar het blijkt nu dat de verhouding waarin de verschillende isoforms geproduceerd worden een sterk gereguleerd proces is (1). En het verschilt per celtype en ontwikkelingsstadium van het embryo. Het lijkt er op dat afwijkende verhoudingen in de normale productie van isoforms met ziekte geassocieerd is. De isoformen kunnen dus functioneel te zijn.

Meestal worden verschillende exons tot expressie gebracht (exon-skipping), maar in een minderheid van de gevallen wordt een klein intron meegenomen: 30 bp en 9 bp (dit heet: intron retention). Introns accumuleren mutaties (grafiek Patthy vorige blogs). De meerderheid van de introns is veel groter en worden (voor zover ik weet) altijd uitgeknipt. Dat is maar goed ook vanwege de random base volgorde.

Zeer recentelijk (2) is er ook kritiek geweest (zo gaat dat in de wetenschap) op de opvatting dat streng gereguleerde productie van verschillende splice isoforms automatisch betekent dat ze functioneel zijn. Van de meerderheid van isoformen is niet bekend wat voor functie ze hebben. De auteur claimt zelfs dat isoforms die in vaste verhoudingen geproduceerd worden geen functie hoeven te hebben. Een onverwachts resultaat.

Noten

1. Jennifer L. Chisa and David T. Burke (2007) Mammalian mRNA Splice-Isoform Selection Is Tightly Controlled. Genetics, Vol. 175, 1079-1087, March 2007
2. Marcel Kramer (2011) Constant Splice Isoform Ratios in Human Lymphoblastoid Cells Support the Concept of a Splico-Stat, Genetics. Advance Online Publication: January 10, 2011

Vorige blogs over introns:

• Introns voor beginuitknippenners
• Het intron-mysterie voor gevorderden (1) 
• Het intron-mysterie voor gevorderden (2) Evolutie van introns