In een revolutionair genetisch onderzoek in Kyoto hebben wetenschappers met geavanceerde methoden de uiterlijke kenmerken van Neanderthalers in muizen nagebootst. Het project, geleid door Dr. Ako Agata en Dr. Tadashi Nomura van de Kyoto Prefectural University of Medicine, verschaft nieuw inzicht in hoe oude genvarianten in moderne organismen tot uiting komen.
Experiment en methode
Het team gebruikte de CRISPR-genbewerkingstechnologie om DNA van muizen te wijzigen door een genvariant van zowel Neanderthalers als Denisovans toe te voegen. Ze richtten zich met name op de mutatie R1537C in het GLI3-gen, die cruciaal is voor het ontstaan van lichamelijke kenmerken zoals brede ribkasten en uitgesproken wenkbrauwen bij Neanderthalers.
De keuze voor CRISPR was weloverwogen. Deze technologie staat bekend om zijn precisie in genbewerking, wat het mogelijk maakt ingewikkelde genetische structuren nauwkeurig na te bootsen.
Veranderingen bij de muizen
De aangepaste muizen vertoonden opmerkelijke anatomische veranderingen: bredere schedels, minder wervels en ribkastafwijkingen zoals sterk gedraaide ribben en scoliose-achtige verschijnselen. Daarnaast veroorzaakte de mutatie een voortijdige verbening van de schedelhechtingen en asymmetrische ribkasten.
Genetisch gezien leidde de archaïsche variant tot subtiele aanpassingen in de regulatie van ontwikkelingsgenen zonder de stabiliteit van het eiwit of het Hedgehog-signaal te beïnvloeden. De genactiviteitsverschillen werden voornamelijk waargenomen bij skeletvormingsgenen zoals STC1, H4C3 en LINC00294.
Genetische diversiteit onder mensen
De R1537C-variant komt nog steeds voor binnen een deel van de menselijke populatie. Data van het 1000 Genomes Project tonen aan dat de frequentie in Europese populaties tussen 3,7% en 7,7% ligt, terwijl deze slechts 0,8% bedraagt bij Afrikanen. Hoewel de mutatie zeldzaam is, heeft ze blijvende impact op de menselijke genetica.
Ondanks voorspellingen dat de mutatie schadelijk zou zijn, bleek uit experimenten dat er op eiwitniveau geen negatieve effecten waren.
Evolutie, genetische drift en ethiek
De effecten van de mutatie kunnen verklaard worden door soepelere ontwikkelingsbeperkingen bij oude mensachtigen zoals Neanderthalers, die mogelijk mutaties tolereerden die moderne mensen niet zouden overleven. Genetische drift kan ook hebben bijgedragen aan de instandhouding van deze eigenschappen.
Onderzoek werd uitgevoerd volgens strikte ethische richtlijnen. CRISPR-Cas12a-technologie werd gecombineerd met embryo-implantatie in surrogaatmuizen. Alle data zijn beschikbaar in de DDBJ-database en Mendeley Data, zodat het werk open toegankelijk en reproduceerbaar is.
Toekomstperspectieven
Hoewel er weinig statistisch bewijs is voor een directe link met menselijke kenmerken, laat dit onderzoek zien dat Neanderthaler-DNA nog steeds een rol in de biologie speelt. Toekomstige studies zullen moeten onderzoeken of en hoe de mutatie bij Neanderthalers werd geselecteerd.
Dit fascinerende onderzoek verbreedt ons begrip van evolutie en roept vragen op over hoe oude genen in moderne populaties blijven bestaan. Zoals de onderzoekers opmerken: “Contributes to species-specific anatomical variations”, wat uitnodigt tot verder onderzoek naar onze gedeelde geschiedenis met de oudste leden van de mensheid.
