Eeneiïge tweelingen zijn een geliefd studieobject wanneer het om het verschil tussen erfelijkheid en omgevingsfactoren gaat. 'Nature versus nurture.' Hele boeken zijn er over volgeschreven, maar de vraag blijft fascinerend: Wat maakt de mens? Genen, opvoeding of levensstijl? De groep van de Spaanse geneticus Manuel Esteller voegt deze week een artikel toe aan de stapel tweelingstudies. Ze onderzochten tachtig identieke tweelingen, in leeftijd variërend van drie tot 74 jaar, op hun onderlinge verschillen. Zowel uiterlijk en qua gedrag als genetisch. Ze wilden weten wat de oorzaak is van die verschillen. Want als het verschil niet in de genen ligt, waar komt het dan vandaan? "Wat onderzoekers van tweelingen verbaast is niet hun overeenkomst, maar de verschillen ondanks dezelfde genen", schrijft de Amerikaanse journaliste Pamela Patrick Novotny in haar boek 'The Joy of Twins'. Verschillen blijken uit uiteenlopende vatbaarheid voor ziekten en uit het feit dat psychische stoornissen met een sterke erfelijke component zoals schizofrenie en manische depressie soms wel één, maar zelden beide helften van een tweeling treffen. En op latere leeftijd loopt ook de fysieke gelijkenis vaak uiteen. Bij de ontwikkeling van een organisme is er meer aan de hand dan alleen de genen. Dat werd ook pijnlijk duidelijk bij de eerste kloonexperimenten. Want als een celkern van een lichaamscel in een leeggehaalde bevruchte eicel wordt gebracht, dan moet het genetische materiaal 'gereset' worden. Het idee is dat bij een gedifferentiëerde lichaamscel alleen bepaalde delen van het DNA afleesbaar hoeven te zijn, maar dat voor de ontwikkeling van een nieuw embryo het gehele DNA weer beschikbaar moet komen. Die 'reset' gaat vaak mis, met als gevolg dat het gekloonde embryo zich niet of gebrekkig ontwikkelt. Het idee dat er 'iets' is dat genen selectief activeert of het zwijgen oplegt, wordt 'epigenetica' genoemd ('epi' is 'over' in het Grieks). Tot voor kort beschouwden veel celbiologen dit als een esotherische tak van onderzoek die serieuze wetenschappers beter konden mijden. Maar dankzij recente successen in het onderzoek kan de epigenetica zich nu in een groeiende belangstelling verheugen. In hun studie in het wetenschapsblad Proceedings of the National Academy of Sciences proberen Manuel Esteller en zijn collega's van het Spaans Nationaal Kankercentrum (CNIO) nu de mechanismen achter de epigenetica te ontrafelen. Ze brachten daartoe niet het genoom in kaart, maar de activiteit ervan. Verhoogde activiteit van genen wordt geassocieerd met bepaalde chemische veranderingen van het DNA: het DNA bevat plaatselijk minder methylgroepen (methylgroepen sluiten het DNA min of meer af voor overschrijving) en de eiwitbolletjes waar het DNA omheen gewikkeld ligt (de histonen) bevatten juist meer acetylgroepen. Die acetylgroepen vergemakkelijken het openvouwen van de dubbele helix met het oog op overschrijving. De onderzoekers brachten die chemische veranderingen bij de tweelingen over het hele DNA in beeld. Daarbij bleek dat 65 procent van hen een identieke activering kende, maar bij 35 procent traden er verschillen aan het licht. Deze 'epigenetische' verschillen blijken groter op hogere leeftijd en in het bijzonder wanneer de tweelingbroers of -zusters minder tijd met elkaar hadden doorgebracht. Met andere woorden: wanneer er een groter verschil bestond in hun omgeving en in hun leefgewoonten. In eerdere artikelen (uit 2003 en 2004) is al geopperd dat ondermeer voeding, lichaamsactiviteit en roken epigenetische veranderingen teweeg zouden kunnen brengen. Die gedachte wordt door het onderzoek van Esteller bevestigd. Maar hij voegt er nog wel een mogelijke interne factor aan toe. Er bestaat namelijk een 'overerving' van epigenetische factoren van een cel naar haar dochtercellen. Kleine foutjes hierin veroorzaken een zogenaamde 'epigenetische drift' -elke volgende generatie wijkt verder af van het origineel- die geassocieerd wordt met veroudering. Het Spaanse onderzoek heeft de vraag naar de omgevingsinvloed niet opgelost, maar verlegd. De onderzoekers hebben laten zien dat het patroon van genactivering in de loop van de tijd verandert. De grote vraag is nu hoe omgevingsfactoren de genactivering beïnvloeden. Jos Wassink Mario F. Fraga, Esteban Ballestar, Maria F. Paz & Manuel Esteller: "Epigenetic differences arise during the lifetime of monozygotic twins", PNAS Early Edition, 5 juli 2005