Goed nieuws van het genenfront
De ontrafeling van het menselijk
genoom leverde de ontnuchterende vaststelling op dat het aantal genen
van de mens slechts anderhalf maal zo veel is als dat van de rondworm.
Toch is dit resultaat een zegen, meent Stephen Jay Gould. Het
inzicht breekt door dat organismen als organismen moeten worden
verklaard en niet als optelsom van genen.
Op 12 februari deden twee groepen onderzoekers officieel verslag van de
gegevens van het menselijk genoom. Bovendien is 12 februari de
geboortedag van Charles Darwin, die ons biologische inzicht in de aard
van het leven en de evolutie een vliegende start gaf toen hij in 1859
On the Origin of Species publiceerde. Op 13 februari week ik af
van mijn beoogde stof en besprak het belang van dit werk met de
studenten die mijn college over de geschiedenis van het leven volgen. Ik
vertelde mijn studenten allereerst dat we een grote dag beleefden in de
geschiedenis van de wetenschap en van het menselijk inzicht in het
algemeen.
De fruitvlieg Drosophila, de spil van de laboratoriumgenetica, bezit
tussen de dertien- en veertienduizend genen. De rondworm C. elegans, de
spil van de ontwikkelingsstudies in het laboratorium, bevat maar 959
cellen, lijkt wel een vormloos lontje, met vrijwel geen complexe
anatomie buiten zijn genitaliën, en bezit iets meer dan
negentienduizend genen.
De algemene schatting voor de homo sapiens - onder de gangbare
opvattingen genoeg om de zoveel grotere complexiteit van mensen te
verklaren - stond op ruim honderdduizend, waarbij vaak het precieze
getal van 142.634 viel, dat werd beschouwd als een alleszins redelijke
verwachting.
Nu blijkt de Homo sapiens tussen de dertig- en veertigduizend genen te
bezitten, waarbij de einduitkomst vrijwel zeker nog het dichtst bij dat
laagste cijfer zal liggen. Met andere woorden: ons lichaam ontwikkelt
zich onder de sturende invloed van maar anderhalf zoveel genen als de
kleine rondworm nodig heeft om zijn uiterste, zij het sierlijke,
uiterlijke eenvoud te vervaardigen. De menselijke complexiteit kan niet
door dertigduizend genen worden voortgebracht als we uitgaan van de
'centrale leer', de oude kijk van de genetici op het leven. DNA maakt
RNA (een macromolecuul dat zichzelf kan repliceren) maakt eiwit - met
andere woorden: een causaal eenrichtingsverkeer van code naar boodschap
naar samenstelling van materie, waarbij elk onderdeel van de code (een
gen) uiteindelijk een onderdeel van de materie (een eiwit) vormt en de
hele bups eiwitten een lichaam vormt. Die
honderdtweeënveertigduizend boodschappen bestaan ongetwijfeld, dat
kan niet anders, wil ons lichaam zo complex zijn, maar onze eerdere fout
die nu aan het licht is gekomen was de veronderstelling dat elke
boodschap van een afzonderlijk gen afkomstig was.
We kunnen ons verscheidene oplossingen indenken om veel meer
boodschappen (en eiwitten) dan genen voort te brengen en op dat thema
zal toekomstig onderzoek zich richten. Het redelijkste en meest
besproken mechanisme is dat waarbij een enkel gen een aantal
boodschappen kan maken doordat de genen van meercellige organismen geen
afzonderlijke ketens zijn, maar bestaan uit codeersegmenten (exons)
gescheiden door niet-codeergedeelten (introns). Het resulterende signaal
dat ten slotte het eiwit samenstelt bestaat alleen uit exons die aan
elkaar gelast zijn na verwijdering van de introns. Als sommige exons
worden weggelaten of als de volgorde van de lassen verandert, kunnen er
door elk gen een aantal verschillende boodschappen worden voortgebracht.
De consequenties van deze bevinding hebben een sneeuwbaleffect op
verscheidene terreinen. De commerciële gevolgen spreken vanzelf,
doordat zoveel biotechnologie, inclusief de wedloop om genen te
patenteren, is uitgegaan van de oude opvatting dat 'herstel' van een
afwijkend gen een bepaalde menselijke kwaal zou genezen. De
maatschappelijke betekenis zal ons misschien eindelijk bevrijden van het
simplistische en schadelijke denkbeeld - dat ook om tal van andere
redenen onjuist is - dat elk aspect van ons wezen, lichamelijk dan wel
gedragsmatig, toe te schrijven is aan de werking van een bepaald gen
'voor' het kenmerk in kwestie. Maar de ingrijpendste gevolgen zullen
wetenschappelijk of wijsgerig zijn, in de ruimste zin van het woord.
Vanaf de laat-zeventiende-eeuwse aanvang in haar moderne vorm heeft de
wetenschap sterk geleund op de reductionistische denktrant die
waarneembare complexiteit in stukken opdeelt en daarna het geheel tracht
te verklaren uit de eigenschappen van die stukken en de eenvoudige
wisselwerking die geheel uit die stukken te voorspellen is. (Analyse
betekent letterlijk ontleding in bestanddelen.) De reductionistische
methode werkt glansrijk voor eenvoudige systemen - bijvoorbeeld de
voorspelling van een zonsverduistering of de beweging van planeten.
Maar eens te meer vielen wij ten prooi aan overmoed, door ons te
verbeelden dat we dankzij de ontsluiting van bepaalde systemen de
sleutel hadden gevonden om alle natuurverschijnselen te bedwingen. Zal
Parsifal ooit leren dat de Heilige Graal alleen is op te sporen met
bescheidenheid (en een veelheid van verklaringsstrategieën)?
De instorting van de leer van één gen voor
één eiwit en het causaal eenrichtingsverkeer van
basiscodes tot een gecompliceerd totaal, tekent de mislukking van het
reductionisme voor het complexe systeem dat we biologie noemen - en wel
om twee voorname redenen.
Ten eerste is de sleutel tot gecompliceerdheid niet meer genen maar
meer combinaties en wisselwerkingen tussen minder eenheden code. En veel
van die wisselwerkingen (zoals bovendrijvende eigenschappen -
emergent properties -, om een technische term te gebruiken) moeten
worden verklaard op het niveau van hun verschijning, want ze zijn niet
alleen uit de afzonderlijke basisbestanddelen te voorspellen. Organismen
moeten dus als organismen worden verklaard en niet als optelsom van
genen.
Ten tweede zijn veel eigenschappen van complexe biologische
systemen niet te danken aan de natuurwetten, maar aan de unieke
historische samenloop van omstandigheden. Onze dertigduizend genen
vormen maar ongeveer één procent van ons totale genoom. De
rest - waaronder bacteriële immigranten en andere stukjes die zich
kunnen vermenigvuldigen en voortbewegen - is meer een kwestie van
historische toevalligheden dan van voorspelbare, onvermijdelijke
gevolgen van de natuurwetten. Die niet-codeersegmenten, oneerbiedig
junk- DNA genoemd, vormen ook een reservoir voor mogelijk toekomstig
gebruik dat misschien wel meer dan welke factor ook het vermogen van elk
nageslacht bepaalt om zich nog complexer te ontwikkelen. Dat de overmoed
is doorgeprikt is een zegen, geen bittere tegenvaller. De mislukking van
het reductionisme betekent niet de mislukking van de wetenschap, maar
alleen de vervanging van een uiteindelijk onwerkbare verzameling
veronderstellingen door geëigender verklaringsstijlen die het
complexe op zijn eigen niveau bestuderen en de invloeden van elke unieke
geschiedenis eerbiedigen. Ja, de taak zal veel moeilijker zijn dan de
reductionistische wetenschap zich had voorgesteld. Maar onze
dertigduizend genen hebben ons door de glorieuze vertakkingen van hun
onherleidbare wisselwerkingen voldoende complex gemaakt en in elk geval
in aanleg geschikt voor de taak die ons wacht.
Stephen Jay Gould is hoogleraar zoölogie aan de Harvard
Universiteit en schrijver van onder meer 'Questioning the Millennium'.
© NYTS