OP ZOEK NAAR DE VERSCHILLEN
Felix Eijgenraam 30 september 1993 NRC
Waar komen we vandaan en wie waren onze voorouders? Een antwoord is te vinden in
onze genen. De komende jaren gaat een internationaal team van antropogenetici de
erfelijke verscheidenheid van de wereldbevolking in kaart brengen.
In 1685 voer van Holland naar Zuid-Afrika een schip met onder de passagiers een
zekere Gerrit Jansz. Hij was een van de kolonisten die zich in het nog jonge
wingewest vestigde. Drie jaar later volgde een ander schip, met aan boord Jansz'
latere echtgenote Adriaantje Jacobs. De Rotterdamse was een van de vele
weesmeisjes die hun geluk in de Kaapkolonie gingen beproeven.
Een van de partners, hetzij Gerrit hetzij Adriaantje, droeg in de chromosomen
een afwijkend gen. Dat gen codeerde voor een enzym (proto-porfyrinogeen
oxidase), verantwoordelijk voor de aanmaak voor het rode pigment in het bloed.
De verstoorde functie van het enzym leidde tot de aandoening porfyria variegata.
De ernst van deze erfelijke ziekte kan, al naar gelang de aard van de verstoring
in het DNA, sterk uiteenlopen. Bij Jansz of Jacobs ging het om een
verhoudingsgewijs milde vorm. Niettemin werd het defect aan hun nakomelingen
doorgegeven. In het huidige Zuid-Afrika leven niet minder dan 30.000
porfyrie-lijders wier exemplaren van het afwijkende gen direct op Gerrit en
Adriaantje zijn terug te voeren.
Het drama van Jansz en Jacobs is een klassiek voorbeeld van het zogeheten
stichterseffect, dat optreedt wanneer een klein aantal kolonisten de basis vormt
van een explosief groeiende populatie. De genen van de Kaapkolonisten vordmen
slechts een kleine willekeurige steekproef uit het totale DNA van de bevolking
in het moederland. Het toevallige assortiment genen dat naar Afrika verhuisde,
werd in de latere miljoenenkolonie de norm.
Hoe sterk het stichterseffect is in het geval
van Zuid-Afrika, blijkt wanneer men
kijkt naar de 20 kolonisten aangekomen in het eerste schip in 1652. Van de 2,5
miljoen Afrikaners van tegenwoordig is maar liefst 40% (een miljoen mensen)
directe afstammeling van een van deze twintig emigranten (een van de 20
achternamen was bijvoorbeeld Botha). Kijkt men naar de hele lijst van
meest voorkomende achternamen in het huidige Zuid-Afrika, dan blijkt de helft
terug te voeren tot vóór 1691 en de andere helft tot voor 1717. Zuid-Afrika,
kortom, is een soort reservaat van genen uit de zeventiende-eeuwse Republiek.
Sleutel tot het verleden
Volksverhuizingen met zo'n frappant stichterseffect zijn in de geschiedenis
eerder uitzondering dan regel. Maar wat in het geval van Zuid-Afrika extreem
goed te zien is, geldt in mindere mate ook voor andere migratiegolven. Wanneer
mensen hun spullen pakken en zich elders vestigen, nemen ze altijd hun genen
mee. Die genen verraden uit welke groep
en uit welk gebied ze afkomstig zijn. En omdat ze aan volgende generaties worden
doorgegeven, betekenen ze voor antropogenetici een sleutel tot het verleden.
Die zijn dan ook bijzonder geïnteresseerd om de genetische verscheidenheid van
de mensheid nauwkeuriger in kaart te brengen. Deze maand zijn de plannen
afgerond voor een wereldwijd programma met dit precies dat doel, het "Human
Genome Diversity Project'.
Antropogenetici ontdekten al lang geleden de waarde van het DNA-molecule voor de
reconstructie van de menselijke geschiedenis. Net als alle andere biologische
soorten vertoont de mens een grote mate van erfelijke variatie. Geen twee mensen
zijn genetisch aan elkaar gelijk (uitgezonderd eeneiïge tweelingen),
en hoe geringer de verwantschap hoe
talrijker de genetische verschillen. Door de verschillen tussen populaties in
kaart te brengen is het mogelijk om te bepalen hoe lang geleden ze uit elkaar
zijn gegaan, kortom om een stamboom op te stellen.
Het hoeven niet altijd verschillen te zijn in belangrijke genen, zoals het
porfyrie-gen van het echtpaar Jansz. Het kan evengoed gaan om variaties in
betrekkelijk triviale stukken DNA. Genetici kunnen die variaties met hun
DNA-volgordebepalingstechniek nu routinematig opsporen. En met de stambomen die
ze op grond daarvan opstellen kunnen ze belangrijke puzzels uit de antropologie,
de archeologie, de geschiedwetenschap en de linguïstiek aanpakken.
Een van de pioniers van dit groeiende onderzoeksgebied is de van oorsprong
Italiaanse geneticus Luigi Luca Cavalli-Sforza van Stanford University. Al bijna
40 jaar lang doet hij onderzoek naar de genetische variatie van menselijke
populaties. Van honderden van zulke populaties, van blanken in Europa tot
pygmeeën in Afrika, verzamelde hij gegevens. Aanvankelijk door te kijken naar
zogeheten klassieke genetische merkers, zoals bloedgroepen en andere
polymorfismen in menselijke eiwitten. En sinds de opkomst van de moleculaire
biologie ook direct op het niveau van het DNA.
Hoewel er met dit werk nog niet veel meer dan een bescheiden begin is gemaakt en
een systematische aanpak tot nu toe ontbreekt, zijn er toch al indrukwekkende
resultaten bereikt.
Zo staat op grond van DNA-onderzoek nu wel vast dat de moderne Homo sapiens
ongeveer 100.000 jaar geleden vanuit één punt in Afrika is uitgezwermd over de
hele wereld. De DNA-vergelijkingen suggereren zelfs langs welke routes dat
ongeveer moet zijn gebeurd. De
voorlopige genetische stamboom van volkeren valt bovendien praktisch samen met
een compleet onafhankelijke, door linguïsten opgestelde genealogie van
taalgroepen. En in de grote patronen zitten de sporen verborgen van
volksverhuizingen, veroveringen en culturele revoluties.
Vrij homogeen
De belangrijkste conclusie uit de DNA-populatiestudies is wellicht wel dat de
mensheid genetisch gezien vrij homogeen is. Er bestaat weliswaar veel erfelijke
variatie, maar die zit voor het overgrote deel binnen de talloze volkeren en
populaties en niet ertussen. Wanneer door een of ander ongeluk de hele mensheid
zou worden weggevaagd op Afrika na, dan zou nog steeds 93% van de genetische
diversiteit op de wereld behouden blijven. Zou de ramp nog erger zijn en alleen
de Xhosa-stam in Zuidelijk Afrika overleven, zelfs dan blijft nog altijd 80% van
de wereldvariatie bewaard. De resultaten van de populatiegenetici ondergraven
dus heel duidelijk de racistisch gekleurde theorieën van vroeger, die uitgingen
van scherp definieerbare etnische groepen.
Niettemin vertoont de wereldgenenkaart een aantal onmiskenbare statistische
patronen. De frequenties waarin bepaalde genvarianten of combinaties daarvan in
een regio voorkomen, vertonen vaak en geleidelijk verloop. Zo loopt er in Europa
een genetische gradiënt van het zuidoosten naar het noordwesten, die volgens
onderzoekers een overblijfsel is van de invoering van de landbouw vanaf ongeveer
10.000 jaar geleden. Vanuit het Midden-Oosten rukte de landbouw met een
gemiddelde snelheid van een kilometer per jaar op richting West-Europa. De
boeren introduceerden in het "veroverde' gebied niet alleen hun nieuwe
landbouwmethode, maar ook hun genen. Hoe verder ze kwamen, hoe meer deze genen
werden "verdund' door vermenging met die van de oorspronkelijke bewoners, de
jager-verzamelaars van het Europese pre-neolithicum. Nu, na duizenden jaren, is
het geleidelijke geografische verloop nog altijd in het DNA van de inwoners van
Europa terug te vinden.
De genenkaart van Europa is weliswaar
nog vrij ruw, maar het oplossend vermogen is hoog genoeg om een aantal boeiende
enclaves te onderscheiden. Zo springen de Basken, de Lappen en de Sardiniërs er
direct uit, vermoedelijk omdat ze zich destijds niet of veel minder hebben
vermengd met de landbouw-immigratiegolf uit het Midden-Oosten.
Diversiteitsproject
De afgelopen tien jaar werkte Cavalli-Sforza, geholpen door de nieuwe
DNA-technologie, samen met een collega van Yale University in een project dat
tot doel heeft om de genetische variatie in kaart te brengen van zo'n 250
bevolkingsgroepen uit alle hoeken van de wereld. Het werk vorderde langzamer dan
gehoopt: in 1991 hadden ze nog maar van 13 populaties materiaal verzameld.
Cavalli-Sforza: ""We realiseerden ons dat er snel iets moest gebeuren. Sommige
van de inheemse bevolkingsgroepen die we willen bemonsteren, staan op het punt
uit te sterven. Het zou een vreselijke gemiste kans zijn wanneer we die
populaties niet in kaart konden brengen, juist nu we daarvoor over het ideale
gereedschap beschikken.''
Antropogenetici in de Verenigde Staten
en Europa hebben daarom de handen ineengeslagen en besloten tot een soort
noodplan om zo snel mogelijk de belangrijkste van de ongeveer 5000 à 7000
uiteenlopende menselijke populaties op de wereld te katalogiseren. Dit
plan is het zogeheten "Menselijke Genoom Diversiteits Project'. Het moet een
bijwagen worden van het ambitieuze en bekendere Menselijke Genoom Projekt, het
samenwerkingsinitiatief voor het bepalen van de complete volgorde van de drie
miljard baseparen (genetische "letters') van het genoom (de volledige erfelijke
informatie) van de mens.
Cavalli-Sforza: ""Het diversiteitsproject vormt de ideale aanvulling op het
genoomprojekt. Het ontrafelen van de complete DNA-volgorde van één mens is
natuurlijk van onschatbare waarde voor de menselijke genetica en voor de
medische wetenschap. Maar als je dat doet, heb je nog geen idee van de variatie
die er tussen verschillende individuen en populaties bestaat. We weten dat
mensen in ongeveer 1 op de 1000 DNA-basen van elkaar verschillen. Die grote
hoeveelheid variatie kan ons bijzonder veel leren over onze herkomst en
geschiedenis.''
Afgezet tegen de "big science' van het
Menselijk Genoom Project met zijn geraamde kosten van 2 à 3 miljard dollar zal
het diversiteitsproject maar heel bescheiden zijn. Cavalli-Sforza en de
zijnen denken aan een budget van ongeveer 20 miljoen dollar voor een periode van
vijf jaar. Het doel: zo veel mogelijk relevante populaties in kaart brengen.
Cavalli-Sforza: ""We kunnen natuurlijk niet van alle 5 miljard mensen op aarde
monsters nemen, dus we zullen ons moeten beperken tot een selecte steekproef. We
denken aan een totaal van zo'n 10.000 individuen, zorgvuldig uitgekozen uit 500
tot 600 populaties. De bloedmonsters willen we opslaan in een paar centrale
laboratoria, bijvoorbeeld een in de Verenigde Staten en een in Europa, waar ze
ten dienste zullen staan van onderzoekers uit de hele wereld. Voor een deel
willen we het DNA opslaan in een permanente vorm, door cellijnen te maken van
witte bloedcellen. Met zulke "geïmmortaliseerde' cellijnen heb je in principe
een onbeperkte voorraad DNA tot je beschikking, wat noodzakelijk is voor
monsters uit de minder goed bereikbare populaties in verafgelegen streken. Je
wilt niet teruggaan naar Patagonië of naar de Andaman eilanden om opnieuw
monsters te nemen.''
Discussies
Om het projekt voor te bereiden werden de afgelopen anderhalf jaar vier
voorbereidende workshops gehouden waar genetici met elkaar van gedachten
wisselden over de te volgen strategie. De eerste drie bijeenkomsten vonden vorig
jaar en begin dit jaar plaats in de Verenigde Staten, de vierde twee weken
geleden op Sardinië.
Er moesten heel wat knopen worden doorgehakt. Misschien wel het belangrijkste
strijdpunt was, welke populaties men best kon bemonsteren. Omdat de middelen en
mankracht beperkt zijn, moeten er keuzen worden gemaakt. Maar welke populaties
zijn antropologisch het meest interessant? Iedere antropogeneticus vindt zijn
"eigen' eilandje of indianenstam natuurlijk het belangrijkst, dus een consensus
is niet een twee drie te bereiken. Een andere vraag is of men zich überhaupt wel
moet laten leiden door de kennis die men al heeft. Een van de initiatiefnemers,
de inmiddels overleden Berkeley-geneticus Allan Wilson, vond dat men het beste
een soort ruitjespatroon op de aarde kon uittekenen en op de knooppunten
willekeurige monsters nemen.
Al deze wetenschappelijke en technische discssies zijn inmiddels afgerond en het
resultaat is een compromis (behalve op het laatste punt: de populaties zullen
wel degelijk op antropologische gronden worden geselecteerd). Op dit moment
stellen de initiatiefnemers een eindrapport op dat in november, tijdens de
volgende evaluatiebespreking van het Menselijk Genoom Project, zal worden
gepresenteerd.
Behalve over wetenschappelijke kwesties is er ook van gedachten gewisseld over
de ethische aspecten. Zo is er het probleem dat bepaalde interessante populaties
in de derde wereld gevaar lopen om uit te sterven. Is het in die situatie
verantwoord om als onderzoeker even langs te komen, wat bloed af te tappen en de
donoren vervolgens weer aan hun uitzichtloze lot over te laten? De genetici
menen uiteindelijk van wel. Het ligt, vinden ze, niet in hun macht om bedreigde
volkeren te redden. Als hun inspanningen al enig effect kunnen sorteren dan zal
dat effect vermoedelijk positief zijn, zeggen ze, doordat de resultaten de
aandacht van de wereld op deze populaties zullen vestigen.
Niet iedere exotische, met uitsterving
bedreigde stam is voor het project overigens van even vitaal belang.
Cavalli-Sforza: ""Ik kan er eigenlijk maar een paar noemen die voor het mondiale
beeld echt interessant zijn: de Ona en de Alacalus in Patagonië - waarvan er nog
maar 2, respectievelijk 17 individuen over zijn - en de inwoners van de Anadaman
eilanden in de Indische Oceaan, waarvan de huidige populaties ook kleiner zijn
dan 100 mensen.''
Europa
Behalve etnische groepen in Zuid-Amerika, Azië, Afrika en de Stille Oceaan zijn
ook de bevolkingen van de ontwikkelde wereld doelwit van het initiatief. De
bedoeling is dat onderzoekers in elk werelddeel hun steentje bijdragen. Een van
de voortrekkers van het project in Europa is de Britse geneticus Sir Walter
Bodmer, directeur-generaal van het Imperial Cancer Research Fund in Londen.
Volgens Bodmer biedt een werelddeel als Europa zowel voor- als nadelen voor
populatiestudies. Sir Walter: ""Een voordeel is natuurlijk dat er een goede
medische infrastructuur is en dat het daardoor relatief makkelijk is om aan
monsters te komen. Denk aan bloedbanken en aan weefseltyperingscentra voor
transplantaties, daar liggen de monsters eigenlijk voor het oprapen. Aan de
andere kant zijn die monsters natuurlijk niet verzameld vanuit een
antropologische invalshoek. Voor ons project heb je alleen iets aan inheemse
inwoners, dus mensen wier voorouders ook al vele generaties op dezelfde plek
woonden. Dat betekent dat je je mensen heel zorgvuldig moet uitkiezen, door
achtergrondgegevens te verzamelen waar een medisch centrum normaal gesproken
niet zo snel naar vraagt.''
Een ander nadeel aan Europa is dat dit werelddeel in genetisch opzicht
uitzonderlijk homogeen is. In het verleden waren hier veel meer
volksverhuizingen en versmeltingen van populaties dan op andere continenten, met
als gevolg dat Europeanen onderling veel meer op elkaar lijken dan bijvoorbeeld
Afrikanen of inheemse Amerikanen. Maar daar staat volgens Bodmer tegenover dat
er altijd merkers te vinden zijn die de geringe genetische verschillen toch aan
het licht brengen.
Die merkers kunnen zelfs licht werpen op plaatselijke historische vraagstukken,
zoals de kolonisatiegeschiedenis van het huidige Groot-Brittannië. Sir Walter:
""Daar is zelfs met klassieke genetische merkers als bloedgroepen al het nodige
over bekend. Groot-Brittannië is interessant omdat het aan de rand van Europa
ligt. Je ziet er nog de genen terug van de Kelten, die naar de periferie werden
verdreven door de invasies van de Vikingen en de Angelen en de Saksen. Je vindt
er bovendien nog kleine enclaves, ontstaan uit invasies van de Noormannen.
Alleen de Romeinen lijken weinig genen te hebben achtergelaten. Hoe
gedetailleerder je kijkt, hoe meer er valt te ontdekken.''
In tal van kwesties kunnen DNA-gegevens informatie verschaffen waar historici en
archeologen het antwoord schuldig moeten blijven. Zo kan de speculatieve theorie
van Thor Heyerdahl over de kolonisatie van Polynesië vanuit Peru op grond van de
genetica nu gevoeglijk naar de prullenmand worden verwezen: de succesvolle tocht
van het balsa-vlot Kon-Tiki ten spijt, hebben de genen van de Polynesiërs weinig
met die van de Zuid-Amerikanen gemeen.
Sir Walter: ""Het leuke van het
diversiteitsproject is dat het een brug slaat tussen de natuur- en de
menswetenschappen. Ieder mens is geïnteresseerd in de vraag waar hij vandaan
komt en wie z'n voorouders waren. DNA-studies kunnen je een groot deel van het
antwoord geven.''
Datum: 30-09-1993
Sectie:
Pagina: 1,2
Onderschrift: Kaartje: Genetische stamboom en afgeleide migratieroutes
Trefwoord: Evolutie; Mens; Biotechnologie en genetica; Wetenschap en Techniek;
Exacte Wetenschappen; Biologie; Bevolking; Maatschappij
Persoon: Luca Cavalli-Sforza
Op dit artikel rust auteursrecht van NRC Handelsblad BV, respectievelijk van de
oorspronkelijke auteur.