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