Wetenschap - 29 juni 2012

Rekenen aan evolutie

Wageningse genetici rekenen exacter dan ooit aan evolutie. Ze zetten hiermee een stapje naar hun heilige graal: evolutie een paar stappen vooruit voorspellen.

De Visser c.s. gebruikte de E.coli bacterie om de evolutie van een gen voor antibioticaresistentie te bestuderen.
De Wageningers bedachten hun methode rond het gen voor beta-lactamase. Dit enzym breekt antibiotica af, maar herkent chemisch aangepaste antibiotica minder goed. In het laboratorium is te volgen hoe deze herkenning efficiënter verloopt na kunstmatige selectie. Post-doc Martijn Schenk maakte hiervoor honderdduizenden kopieën die expres foutjes bevatten. Zulke mutaties treden ook op in de natuur en vormen selectiemateriaal voor evolutie. De genen met foutjes plaatste men vervolgens in een bacterie om hun tolerantie voor antibiotica te meten. Daardoor is exact te bepalen hoeveel resistentie toeneemt en dus hoe groot het positieve effect van de mutatie.
‘We laten voor beta-lactamase zien dat op de korte termijn, voor één selectieronde, ruim drie procent van alle mutaties voordelig zijn,' zegt Arjan de Visser, universitair hoofddocent bij het Laboratorium voor erfelijkheidsleer. Deze aanpak is volgens hem een beetje te vergelijken met het geruchtmakende onderzoek naar vogelgriep. Onderzoekers testen welke genveranderingen potentieel zorgen voor verbeterde functionaliteit en dus grotere kansen op nageslacht. Dit overzicht van één selectieronde is pas een eerste stap. De Visser: ‘We zijn nu al bezig het volgen van evolutie op lange termijn, dus meerdere selectierondes.'
De aanpak moet ook meer vertellen over het evolutieproces zelf. Hoe vaak herhaalt selectie bijvoorbeeld zich en hoe voorspelbaar is evolutie? De Visser vond meteen iets interessants. Zoals verwacht zorgden de meeste van de 87 gunstige mutaties voor een klein voordeel. Er waren echter meer supergunstige mutaties dan voorspeld. Dat zorgt er direct voor dat evolutie voorspelbaarder zal verlopen, dus via minder mogelijke paden. Ook de populatiegrootte heeft hier een invloed die ze nog willen onderzoeken. De Visser: ‘Uiteindelijk willen we dan toe naar voorspellingen van een aantal evolutiestappen.'
De Visser ziet op dit moment nog één voornaam zwak punt. Hij meet nu niet rechtstreeks de evolutionaire ‘fitness', het aantal nakomelingen. Terwijl dat dé maat is van evolutie. Antibioticaresistentie is eenvoudig en exact te meten, maar het is niet zeker dat exact overeenkomt met fitness. De Visser werkt inmiddels ook aan tests die de bacteriën laat concurreren terwijl ze drijven in de antibiotica. Dan bekijkt hij echt evolutie in een reageerbuis.
Deze studie verscheen 28 juni in het tijdschrift PLoS Genetics.

Re:ageer