Sinds Darwin weten we dat natuurlijke selectie de drijvende kracht is achter de evolutie. De meest geschikte individuen van een soort planten zich vaker voort, zodat bepaalde eigenschappen zich steeds verder verspreiden, terwijl andere langzaam verdwijnen. Door mutaties kunnen soorten ook nieuwe eigenschappen krijgen.

 

Nog voor Darwin had een andere bioloog, de Franse bioloog Jean-Baptiste de Lamarck, een ander mechanisme voorgesteld waardoor soorten zich kunnen ontwikkelen: overerving van verkregen eigenschappen. Een giraffe moet zijn hele leven zijn nek uitrekken om van de bladeren van hoge bomen te kunnen snoepen. Daardoor wordt zijn nek tijdens zijn leven langer en sterker. Zijn nageslacht zou vervolgens ook een langere en sterkere nek hebben.

 

Darwin kon zich niet voorstellen dat er een mechanisme bestond waarmee zulke verworven eigenschappen aan het nageslacht kunnen worden doorgegeven. Zo’n mechanisme werd ook maar niet gevonden, zodat de ideeën van De Lamarck langzamerhand in ongenade vielen.

 

Inmidddels is men er al decennialang van overtuigd dat verkregen eigenschappen niet overerfbaar zijn. Iemand die veel aan sport doet, krijgt daardoor nog geen kinderen met meer spieren. De reden daarvoor is simpelweg dat iemands genen niet kunnen veranderen door wat hij tijdens zijn leven uitspookt. Dat zei Darwin al, en zijn aanname is nog steeds gemeengoed.

 

 

Maar zo simpel blijkt het niet te liggen. Ervaringen hebben wel degelijk invloed op de structuur van het genoom van organismen, zo is de afgelopen jaren duidelijk geworden. En wetenschappers beginnen steeds beter te begrijpen hoe dat mogelijk is.

 

Planten bijvoorbeeld kunnen informatie over hun omgeving doorgeven aan hun nageslacht, zodat deze beter zijn aangepast aan de omgeving. En dit fenomeen is niet beperkt tot het plantenrijk. Biochemicus Larry Feig liet een paar jaar geleden zien dat een uitdagende omgeving het geheugen van muizen verbetert. Zijn medewerkers hebben nu aangetoond dat dit betere geheugen zelfs overerfbaar is. Ze hebben hun bevindingen gepubliceerd in The Journal of Neuroscience.

 

Het onderzoek richtte zich op jonge, nog niet geslachtsrijpe vrouwtjesmuizen, die een genetisch mankement ingebouwd hadden gekregen. Ze hadden daardoor een minder goed geheugen, en moesten ook nog eens luisteren naar de naam ‘ras-grf knock-out mice’. Ras-grf is een mechanisme dat de ontwikkeling van receptoren in de hersenen aanstuurt. Door de blokkering van dit proces - knock-out - werkten bepaalde delen van het geheugen minder goed.

 

De muizen mochten vervolgens twee weken lang spelen met plastic buisjes, kartonnen doosjes, tredmolentjes en andere muizen. Door deze ‘verrijkte omgeving’ verdween het geheugendefect al snel weer. De speeltjes en vriendjes zorgden ervoor dat er een ander mechanisme (voor de liefhebber: een cAMP/p38 MAP kinase-dependent signaling cascade) in werking trad, waardoor de signaaloverdracht in de hersenen verbeterde.

Kregen deze muizen vervolgens kinderen, dan erfden die het genetische defect van hun moeder, maar bleken ze toch over een goed geheugen te beschikken. Zonder dat ze waren blootgesteld aan een verrijkte omgeving. Ook bij deze muizen trad dus het alternatieve mechanisme in werking om het geheugen beter te laten werken.

 

Het effect stopte overigens op het moment dat de muisjes gingen puberen, wat er volgens de onderzoekers op duidt dat het mechanisme speciaal is bedoeld voor jonge hersenen.

 

De sceptische lezer zal nu denken: allemaal leuk en aardig, maar hebben we daar een erfelijke verklaring voor nodig? Is dat betere geheugen niet gewoon het gevolg van de opvoeding van de (slimme) moeder? Die mogelijkheid hebben de onderzoekers echter uitgesloten. Een deel van de jonge muisjes werd opgevoed door een stiefmoedermuis, die niet was blootgesteld aan de verrijkte omgeving. Opvoeding speelde dus geen rol bij de vorming van het betere geheugen.

 

 

De onderzoekers concluderen dat leervermogen niet alleen afhangt van de aanleg en de omgeving van het individu, maar ook van de omgeving waarin de moeder vertoefde in haar kindertijd. Dat is een klassiek geval van overerving van verkregen eigenschappen. Een mechanisme dat Darwin zich niet kon voorstellen, maar waarbij De Lamarck zijn vingers zou hebben afgelikt.

 

Dergelijke mechanismen zijn de laatste jaren zo vaak aangetroffen, dat ze een naam hebben gekregen:  “We noemen dit soort van overerving tegenwoordig epigenetica. Dat heeft te maken met veranderingen in de structuur van het DNA die door de omgeving zijn veroorzaakt, en die worden doorgegeven aan het nageslacht”, aldus Feig. Hij vermoedt dat deze overerving van het effect van een stimulerende omgeving een mechanisme is dat is ontstaan om het nageslacht te behoeden voor de nadelige effecten van een saaie omgeving.

 

Het lijkt dus de hoogste tijd om De Lamarck te rehabiliteren. Althans: deels. De Franse bioloog was er ook van overtuigd dat evolutie een doel had, namelijk perfectie. Met elke verandering kwam de evolutie in zijn ogen een stapje dichter bij zijn einddoel. Voor dat idee is in de moderne wetenschap nog steeds geen plaats, maar het idee van de overerving van verworven eigenschappen lijkt bezig aan een glorieuze comeback.

 

Bouwe van Straten

 

Junko Arai et al, ‘Transgenerational rescue of a genetic defect in long-term-potentiation and memory formation by juvenile enrichment’, in The Journal of Neuroscience, 4 februari 2009.