​Waarom de genetische code van al het leven op aarde ineens stopte met evolueren

Een pas verschenen onderzoek verklaart waarom ons lichaam niet meer dan twintig verschillende aminozuren heeft.

|
09 mei 2016, 10:40am

Al het leven op aarde valt te herleiden naar een universele genetische code, het zogenaamde transfer-RNA. Dit biologische regelementenboek bepaalt hoe ons DNA zich vertaalt naar eiwitten die het leven op aarde mogelijk maken. Deze code verbindt alle mensen en alle soorten op aarde – het is een soort lingua franca voor al het leven op aarde.

Toch is de genetische code ondanks de ogenschijnlijk eindeloze variaties, zelf onveranderlijk. Pas vanaf de jaren zestig hebben wetenschappers de fundamentele structuur van DNA ontrafeld, maar we weten nog steeds niet waarom het fundament van DNA drie miljard jaar geleden ineens ophield met groeien. In plaats van zich verder uit te breiden en nieuwe combinaties van aminozuren – en dus mogelijk nieuwe levensvormen – voort te brengen, stagneerde het in zijn huidige vorm en complexiteit.

Vorige week verscheen in het wetenschappelijk tijdschrift Science Advances voor het eerst een deel van een uitleg op deze vraag. Een team genetici onder leiding van Lluis Ribas de Pouplana, van het Intitute for Research in Biomedicine en het Centre for Genomic Regulation, ontdekten dat een paar miljard jaar geleden de genetische code een punt bereikte van zelf-preservatie.

In de loop van duizenden jaren heeft het transfer-RNA, de losgebroken DNA-streng die gebruikt wordt om eiwitten te maken, zich zo geëvolueerd dat het vier verschillende nucleotiden kan bevatten. Deze vier verschillende bouwstenen kunnen worden vertaald naar twintig verschillende aminozuren, die dan weer de basis vormen voor eiwitten. Het aantal mogelijke soorten eiwitten in ons lichaam is dus beperkt, omdat ze maar uit twintig verschillende typen onderdelen kunnen bestaan.

Ribas en zijn onderzoeksteam vroegen zich af waarom de evolutie ooit gestopt is bij die twintig aminozuren. Zij kwamen erachter dat de machine boven dit aantal spaak ging lopen en dat daardoor de hele productie van eiwitten werd verstoord. Het gevolg was constante mutatie met "catastrofale consequenties," aldus de wetenschapper.

"Op een gegeven moment kwam er een punt dat de natuur geen nieuwe combinaties meer kon maken zonder een probleem te veroorzaken met de vorming van proteïnen. Dat punt lag op ongeveer 20 aminozuren," legt Ribas uit.

De auteurs hopen dat hun inzichten kunnen leiden tot nieuwe doorbraken in genetische manipulatie.

Op dit moment wint CRISPR/Cas9, een nieuwe methode voor genetische manipulatie, aan populariteit. Met die techniek is het mogelijk dat de inzichten van Ribas kunnen leiden tot het ontstaan van compleet nieuwe soorten proteïnen met nieuwe functies.

Een verdere verkenning van de code, en de successen en mislukkingen van de evolutie, zal ons in de toekomst waarschijnlijk nog meer kunnen vertellen over de mogelijkheden van ons soort dan welke sciencefiction dan ook.