Het DNA van Richard III

Het was in augustus groot nieuws: in Leicester, Engeland, werd een skelet opgegraven dat van de Engelse koning Richard III zou kunnen zijn. Nader onderzoek zou moeten uitwijzen of dit hoopje botten inderdaad van hem was. Vorige week werd het nieuws met veel tamtam onthuld: het skelet was van Koning Richard III! Want “het DNA” was geanalyseerd, en als “het DNA” klopt, dan is het zo!! Door de enorme media-coverage geloven nu álle Britten dat je met DNA werkelijk álles kunt uitzoeken, zelfs de herkomst van een hoopje botten. Historici maken zich nu al druk om een herbegrafenis van de koning, maar wetenschappers hebben nog hun twijfels. Het bewijs dat het skelet inderdaad van Richard III is, is nog niet rond. Ook zijn de resultaten nog niet gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift en daarmee nog niet bevestigd door andere wetenschappers.

Hard bewijs: DNA

Het gevonden skelet vertoont een aantal afwijkingen die aan Richard III doen denken. Shakespeare beschreef dat Richard III een bochel had, en inderdaad zit er in het gevonden skelet een bocht in het ruggemerg. De gaten in de schedel zitten op plaatsen waarvan bekend is dat Richard III daar oorlogswonden had opgelopen (zie ook deze foto’s). Ook is een reconstructie van het gezicht gemaakt, dat veel lijkt op portretten van Richard III (zie hier) (alhoewel, er zijn meer mensen die lijken op deze reconstructie, dat terzijde). Maar het échte bewijs zit hem volgens de onderzoekers in het DNA: de archeologen isoleerden DNA uit het skelet. Via genealogisch onderzoek was eerder een verre nazaat van Richard III gevonden, Michael Ibsen uit Londen. Het lijkt zo simpel: vergelijk het DNA uit het skelet met het DNA van Ibsen, en als het genoeg overeenkomt weet je dat het skelet van Richard III was - zo werd in de media verkondigd. Maar zo simpel ligt het in dit het geval niet.

Mitochondrieel DNA

Bij de analyse is alleen gekeken naar mitochondrieel DNA. Het “gewone” DNA ligt in de kern van menselijke cellen (genomisch DNA genoemd), maar in de mitochondriën (de energiefabriekjes van de cel) zit ook wat DNA. Iedere cel heeft maar één celkern met daarin één kopie van het genomische DNA, maar in iedere cel zitten vele mitochondriën en daarmee vele kopieën van het mitochondrieel DNA. De kans dat je daar wat van terugvindt in een skelet van 500 jaar oud is groter dan bij genomisch DNA. Ook is ál het mitochondriële DNA van een persoon van de moeder afkomstig. Bij bevruchting worden het DNA van eicel en spermacel gecombineerd, zo zit er in een celkern 50% DNA van de moeder en 50% van de vader. Spermacellen zijn echter zo klein dat er geen mitochondriën in zitten, dus alle mitochondriën, en al het mitochondriële DNA, komt van de moeder. Jouw mitochondriële DNA is hetzelfde als dat van je moeder, haar moeder, haar moeder... Voor genealogisch onderzoek is deze ‘maternale’ lijn ook bruikbaarder, omdat altijd zeker is wie iemands moeder is, maar de vader is nogal eens onbekend. Omdat Ibsen via de maternale lijn afstamt van Richard III, zou zijn mitochondriële DNA moeten overeenkomen met dat in het skelet.

Twijfels

Voor de wetenschappers waren de overeenkomsten in ieder geval groot genoeg om “beyond reasonable doubt” te zeggen dat het skelet van Richard III was. Echter, uit zo’n oud skelet komt maar weinig bruikbaar DNA. Daarnaast is er een grote natuurlijke overeenkomst tussen mitochondrieel DNA van mensen, ook als die níet gerelateerd zijn. In West-Europa is ongeveer 40% van het mitochondriële DNA van hetzelfde type (haplogroep H) (zie ook hier). Daarom werd er een derde persoon geïntroduceerd: een verre nicht van Ibsen, met hem verbonden via een maternale lijn. Ook haar mitochondriële DNA werd genalyseerd. Als Ibsen, zijn nicht en het skelet veel mitochondrieel DNA van een in Engeland zeldzame haplogroep hebben, maakt dat de analyse veel betrouwbaarder.

Maar: deze analyses zijn nog niet af. De geneticus die het werk uitvoerde heeft nog slechts een aantal fragmentjes bekeken. Ze zegt dat ze liever het werk eerst helemaal had afgerond voordat het nieuws bekend werd gemaakt, maar daar kreeg ze de tijd niet voor. Ook moeten de resultaten nog opgestuurd worden naar een wetenschappelijk tijdschrift, waar andere wetenschappers moeten en bepalen of de experimenten wel goed genoeg zijn uitgevoerd. Maar tegen die tijd is de herbegrafenis van Richard III al lang geweest, en is het idee dat je met DNA-analyse zo even bepaalt wie je voorouders waren weer dieper geworteld. Terwijl een beetje terughoudendheid in dit geval wel gepast was geweest.

Dit artikel verscheen op Volkskrant Opinie voor Sciencepalooza 

Toevallig alleen maar vrouwtjes?

Het verschil tussen mannen en vrouwen is genetisch bepaald: mannen hebben een X en een Y-chromosoom, vrouwen twee X-chromosomen. Dat een bevruchte eicel met een Y-chromosoom zich ontwikkelt tot een mannelijk embryo komt door het aanzetten van een bepaald gen op dit chromosoom. Onderzoekers uit Mainz hebben nu toevallig een nieuw stapje in het proces van geslachtsbepaling ontdekt. Eigenlijk bestudeerden zij iets heel anders.

De Duitse wetenschappers waren geïnteresseerd in celprocessen die betrokken zijn het in stand houden van het genoom en het repareren van foutjes in het DNA. Ze wilden meer weten over de functie van het gen Gadd45g, dat betrokken is bij deze belangrijke processen in onze cellen. Als in muizen dit gen geheel uitgeschakeld wordt (dat heten knockout-muizen), zijn de muizen gewoon gezond - dat was al eerder ontdekt. De onderzoekers wilden graag weten wat de functie van dat gen was. Ze gebruikten diezelfde Gadd45g-knockout-muizen, maar waren verbaasd toen ze de nakomelingen zagen: van de 141 pups die gedurende de studie geboren werden, waren slechts 5 mannetjes. Toen de onderzoekers naar de chromosomen van de muizen keken, had ongeveer de helft wél een Y-chromosoom, dus waren deze muizen genetisch gezien mannetjes. Ze vonden dit zo interessant, dat ze dit verder gingen uitpluizen.

Het verschijnsel kwam de onderzoekers namelijk bekend voor: een bevruchte eicel in de baarmoeder ontwikkelt zich in principe altijd tot een vrouwtje, behalve als er één gen aangezet wordt: het gen sry dat zich op het Y-chromosoom bevindt. Dit gen zorgt ervoor dat er verschillende andere genen ook geactiveerd worden, waardoor tijdens de zwangerschap mannelijke geslachtsorganen ontwikkelen. Als dit gen niet wordt aangezet, ontwikkelen altijd vrouwelijke geslachtsorganen, ook als er wel een Y-chromosoom aanwezig is. Genetisch een mannetje, maar niet te onderscheiden van een vrouwtje: zowel aan de buitenkant als aan de binnenkant. De activatie van het sry-gen is een strak getimed proces: het aanzetten van het gen moet op exact het juiste moment plaatsvinden, als het te laat gebeurt zijn de processen om vrouwelijke geslachtsorganen te maken al gestart. Bij muizen (met een zwangerschap van 18-21 dagen) moet het gen tot expressie komen op precies de 11^e dag van de zwangerschap, ook nog op het juiste tijdstip, anders wordt ieder embryo een vrouwtje. Hoe het sry-gen precies aangezet wordt was nog onbekend.

Toen de onderzoekers keken naar wat het Gadd45g- gen en het sry-gen met elkaar te maken hadden, ontdekten ze dat Gadd45g een schakelaar is die het gen sry aanzet. Gadd45g ligt niet op het Y-chromosoom, maar op een “gewoon” chromosoom dat mannen én vrouwen hebben. Het gen is dus een hele vroege schakelaar bij de geslachtsbepaling. Misschien zou het wel betrokken kunnen zijn bij afwijkingen van de geslachtsorganen, maar hiervoor is nog meer onderzoek nodig.

De onderzoekers zijn verbaasd dat zij dit “per ongeluk” hebben ontdekt aangezien zij geen specialisten zijn in geslachtsonderzoek. Ze kwamen erachter dat er niet zoveel bekend is over de precieze regulatie van dit belangrijke fenomeen. Het blijkt dus dat wetenschappers uit verschillende hoeken van de biologie lang niet altijd op de hoogte zijn van elkaars ontdekkingen, en niet veel verder kijken dan hun eigen onderzoek lang is. De wetenschappers die ooit de Gadd45g-knockout-muis maakten deden onderzoek naar nierfunctie. Zouden zij zoveel wetenschappelijke tunnelvisie hebben gehad dat het niet opviel dat alle muizen eruitzagen als vrouwtjes...?  

Dit artikel verscheen in de Groene Amsterdammer voor Sciencepalooza 

Hoe draagt uw kat bij aan de instandhouding van vogelpopulaties?

Mijn buurvrouw wil graag vogeltjes in onze gezamenlijke stadstuin, en hangt ijverig vetbolletjes op. Mijn kat denkt daar anders over. Alhoewel hij zelden met een vogeltje thuiskomt zit hij ze wel graag achterna. Dit leidt tot lastige gesprekken met mijn buurvrouw. Zij vindt dat er in een stadstuin geen katten zouden moeten zijn, want dat is niet goed voor de toch al krappe vogelpopulatie. Ik vind het sneu om mijn kat binnen te houden.

Maar is het echt waar dat gedomesticeerde katten een bedreiging vormen voor de vogelpopulatie? Dat was eigenlijk nog nooit goed uitgezocht, ontdekten Britse onderzoekers. Zij hebben nu in de Britse stad Reading bestudeerd hoe vaak stadskatten prooien vangen, en doorberekend of dat inderdaad de populatie van vogels in een stad kan aantasten. Aangezien katten de prettige eigenschap hebben vaak hun gevangen dode muizen of vogels voor het baasje mee te nemen, kan hieruit een schatting gemaakt worden van het totaal aan gevangen prooien. Dat is precies wat de onderzoekers deden. In 9 gebieden in de stad Reading verzochten ze bewoners mee te doen aan het onderzoek. Gedurende twee jaar kregen de vrijwilligers ieder kwartaal een vragenlijst over hun katten, en gevonden muizen, vogels of wat daar nog van over was.

Lees verder op Sciencepalooza

Het artikel verscheen in november in PLOSONE