Wetenschap - 11 september 2009

Voor schimmel is sex te langdradig

De schimmel Aspergillus niger doet niet aan sex. Geneticus Dr. Arjan de Visser weet ook waarom. Sex vertraagt de voortplanting van de schimmel.

Aspergillus niger (links) en het fitness-landschap (rechts).
In een recent artikel in The American Naturalist legt de Wageningse geneticus uit hoe hij daar bij komt. De Visser en collega's keken naar het effect van vijf bekende mutaties op de groeisnelheid (de fitness) van de schimmel. De schimmel doet het in de natuur zonder sex. De gebruikte mutaties zijn veranderingen van het erfelijk materiaal die afzonderlijk de fitness verlagen. Hoe meer mutaties hoe lager de fitness, dus hoe slechter de schimmel het doet.
Fitness-landschap
Dat verband bleek rechtlijnig als naar de gemiddelde fitness van schimmels met evenveel mutaties werd gekeken. Meer mutaties levert een navenant lagere fitness op. Genetici zeggen dan dat er geen epistatie plaats vindt. De ene mutatie heeft geen effect op de ander Maar bij nader inzien blijkt nu dat het anders zit. De Visser ontdekte dat toen hij de fitness van de schimmels driedimensionaal in kaart bracht: de groeisnelheid (verticaal) tegen alle verschillende combinaties van mutaties (het horizontale vlak). Het resultaat is een zogeheten fitness-landschap.
Doodlopende weg
Het landschap van Aspergillus niger blijkt opmerkelijk ruw. Het zit vol met pieken en dalen van mutanten die het wel of niet goed doen. Dat bewijst dat er toch sprake is van epistasie. Mutaties die afzonderlijk de fitness verlagen, kunnen samen tot een hogere fitness leiden. Het landschap laat volgens De Visser mooi zien waarom sommige combinaties van mutaties de schimmel naar een doodlopende weg voeren. 'Om van een piek met een lagere fitness te ontsnappen naar een piek met een hogere fitness zijn minstens twee mutaties nodig. En natuurlijke selectie staat zo'n pad niet toe.'  Tussen twee bergen zit altijd een dal. En een dal betekent in de praktijk extinctie.
Virtuele sex
De Visser liet vervolgens samen met theoretische collega's uit Keulen de schimmel virtueel aan sex doen. Met behulp van de computer werd gekeken hoe de schimmel het doet als-ie hetzelfde landschap met sex moet afleggen. En dat blijkt niet te werken. Alleen recombinatie tussen bepaalde pieken in het landschap levert een hogere berg op. 'Maar die vereiste combinaties bestaan niet makkelijk in eenzelfde populatie. Sex is dus meestal nadelig', concludeert De Visser. 'Sex vertraagt het bereiken van hogere fitness. Gunstige mutatie-combinaties worden meteen weer afgebroken.'
Zeldzaam pad
Toch vertellen de fitness-landschappen niet het hele verhaal. De Visser: 'Veel lab-experimenten laten wel degelijk voordelen van sex zien. Ik ben overtuigd van het bestaan van die landschappen. Dat klop wel. Maar het is niet het hele plaatje. Dit zijn natuurlijk maar vijf mutaties van de vele miljoenen mogelijkheden. Er kunnen natuurlijk best zeldzame begaanbare paden bestaan die we hebben gemist met ons sample. Dat hangt helemaal van de topografie van die landschappen af.'
 
 

Re:ageer