De strijd tussen ouderlijke genen

In zijn boek ‘Brain Cuttings’ behandelt Carl Zimmer een oorzaak van autisme en van schizofrenie. Hij laat zien dat we eigenlijk allemaal tussen deze twee extremen van mentale ziekten leven. Dit heeft alles te maken met een strijd tussen de genen die van de vader en de moeder komen. Het gaat om de inactivering van genen van of de vader of de moeder door epigenetische mechanismen zoals methylatie, waardoor er een zekere balans tussen deze genen ontstaat. Dit proces kan verstoord raken door mutaties of deleties van de betreffende genen.

David Haig van Harvard University stelde in 1999 dat genetische imprinting een evolutionaire strijd is tussen de genen van vaders en moeders. Vaders en moeders hebben niet dezelfde strategie in het succesvol doorgeven van hun genen. De moeder moet een afweging maken van haar eigen gezondheid tegenover een goed gevoed en gezond kind. Zou zij teveel investeren in de groei van haar kind dan zou zij minder kinderen op de wereld kunnen zetten dan moeders die minder energie stoppen in hun kinderen. De trade-off is om veel maar niet teveel te investeren in elk kind.

Vaders genen zullen het best terecht komen in kinderen die het maximum aan voedsel van hun moeder kunnen krijgen. Natuurlijke selectie zou mutaties in vaders genen bevoordelen die de hoeveelheid voedsel die kinderen van hun moeder krijgen verhoogt. Deze genen zouden de snelheid waarmee de foetus groeit kunnen verhogen of de agressiviteit waarmee de placenta in de weefsels van de moeder doordringt kunnen doen toenemen. Moeders zouden genen kunnen ontwikkelen die deze groei remmen en in toom houden of ze zouden vaders genen kunnen silencen. Al deze mechanismen doen zich inderdaad voor bij zoogdieren zoals de mens.

Veel van de genen die ingeprent zijn spelen een rol in de vorming van het brein. Sommige zijn uitsluitend in het brein actief. Het blijkt dat ook onze hersenen gevormd worden door een conflict tussen de genen van onze ouders. Het gedrag van kinderen kan immers een van de ouders meer ten goede komen. Moeders moeten hun aandacht en middelen verdelen over hun kinderen. Een kind dat veel aandacht vraagt zorgt ervoor dat de anderen minder aandacht krijgen. Vaders’ genen zullen er voordeel bij hebben het kind om meer voedsel en aandacht te laten vragen. Moeders zullen deze genen silencen.

Er zijn twee ziekten in de mens die voortkomen uit een verstoorde imprinting van de genen. Het gaat om genen op het chromosoom 15. Als er door een deletie op het chromosoom 15 een bepaald gen van vaders kant ontbreekt dan ontstaat het Prader Willi syndroom. Alleen de corresponderende genen van moeder komen tot uitdrukking. Het kind drinkt erg weinig gedurende de borstvoeding, laat zich uithongeren en moet kunstmatig gevoed worden om het in leven te houden. Na een paar jaar eet het erg veel door een slechte werking van de hypothalamus. Deze mensen ontwikkelen schizofrenie.

Is het gen van moeders kant gemuteerd of ontbreekt het, dan komen alleen de genen van vaders kant tot uitdrukking. Er ontwikkelt zich het Angelman syndroom. Tijdens de borstvoeding strekt de baby de tong ver uit en zuigt wanhopig. Het kind lacht en glimlacht voortdurend, beweegt veel, zwaait wild met de handen en is autistisch. Kortom het eist veel voedsel en energie van de moeder die geen tijd meer heeft voor haar andere kinderen. Het kind ontwikkelt autisme. Voor iemand die autistisch is, is het moeilijk te begrijpen wat anderen denken en voelen. Schizofrenen doen dat vaak juist te goed. Empathische kinderen snappen de benodigdheden van moeder en broers beter. Moeders genen brengen empathie. Vaders genen zouden deze distracties vermijden om meer van de moeder te krijgen.

Imprinting van deze genen laat zien dat evolutie gebaseerd is op natuurlijke selectie van zelfzuchtige genen. Deze genen beïnvloeden niet alleen de embryologische ontwikkeling en de fysiologie van het kind maar ook zijn mentale ontwikkeling.

Uit: ‘Brain Cuttings: Fifteen Journeys trough the mind’ by Carl Zimmer ebook 2010

en gebaseerd op artikel in Nature.

Verwantenselectie en groepsselectie

Verwantenselectie, dat gebaseerd is op inclusieve fitness, was tot nu toe de verklaring voor het bestaan van eusocialiteit zoals we die zien bij wespen, bijen en mieren. De werksters hebben tot 75% van hun genoom gemeen en doen er alles aan om zoveel mogelijk zusjes te krijgen. Ze voeden en onderhouden de koningin en zorgen voor de eitjes en larven. Andere diersoorten hebben slechts 50% van hun genoom gemeen, maar kunnen door hun verwanten te helpen met grootbrengen hun eigen ‘fitness’ verhogen. Ik schreef hier eerder een bericht over.

Een recente studie wijst uit dat het niet zozeer de theorie van verwantenselectie, als wel ‘gewone’ natuurlijke selectie is die eusociaal gedrag kan verklaren. Het gebruikte wiskundige model toont aan dat daar waar inclusieve fitness werkt dit ook uitgelegd kan worden met standaard natuurlijke selectie. Een tweede model toonde aan dat een gen voor eusocialiteit makkelijk verspreidt zolang de groep niet al te klein is.

Deze nieuwe studie ontvangt veel kritiek en velen beweren dat hij onjuist is. Het blijft hoe dan ook de vraag hoe eusocialiteit kan ontstaan.

Er zouden drie voorwaarden moeten zijn:

• Binnen de soort moeten zich groepjes vormen waar ouders en nakomelingen bij elkaar blijven bijvoorbeeld in nesten of wanneer ze een leider volgen.

• De groep moet samenwerking manifesteren bij het op zoek gaan naar en het bewaken van voedsel.

• Door mutatie of recombinatie worden genen gevormd voor eusocialiteit.

Van internet: empathy

E. O. Wilson is een groot voorstander van groepsselectie. Hij staat wel geïsoleerd aangezien men er nog steeds van uitgaat dat natuurlijke selectie zich op het individu richt. Kijken we naar de mens dan zien we dat Darwin er in zijn The Descent of Man het volgende over schrijft: ‘Hoewel een hoge morele standaard slechts een klein, of helemaal geen, voordeel oplevert voor de individuele man en zijn kinderen ten opzichte van de andere mannen van dezelfde groep […] zal een hogere morele standaard zeker een groot voordeel geven aan één groep over de andere.’* Wilson concludeert samen met D.S. Wilson: ‘Egoïsme verslaat altruïsme binnen groepen. Altruïstische groepen verslaan egoïstische groepen.’

Groepsselectie zou zo’n zwakke kracht zijn dat hierdoor nooit werkelijk nieuwe eigenschappen zouden ontstaan. Sociaal psycholoog Mark van Vugt beweert dat mensen vaak groepen vormen met niet-verwanten. Cultuurverschillen maken dan het ontstaan van verschillende groepen mogelijk, want volgens hem is het bestaan van verschillende groepen essentieel voor het zich manifesteren van selectie.

Over het ontstaan van groepen verwanten en van onder andere religieuze groepen gaat het volgende filmpje van Jeremy Rifkin. De boodschap is dat de spiegelneuronen ons het vermogen tot empathie geven en dat onze groepen uiteindelijk geheel globaliseren.

*Uit The Descent of Man:
“It must not be forgotten that although a high standard of morality gives but a slight or no advantage to each individual man and his children over the other men of the same tribe, yet that an advancement in the standard of morality and an increase in the number of well-endowed men will certainly give an immense advantage to one tribe over another. There can be no doubt that a tribe including many members who, from possessing in a high degree the spirit of patriotism, fidelity, obedience, courage, and sympathy, were always ready to give aid to each other and to sacrifice themselves for the common good, would be victorious over most other tribes; and this would be natural selection”

Uit: Naturenews, Physorg.com, Kennislink.nl

Update over het artikel van Wilson waarin hij verwantenselectie aanvalt:

Jerry Coyne (met dank aan ing. St Hawk)

Richard Dawkins

Carl Zimmer

 

Survival of the kindest

Met deze titel staat er een artikel in ScienceDaily over de overleving van de goedaardigste. Hierin tonen wetenschappers aan dat de mens zo’n evolutionair ‘succes’ is juist doordat hij zorg geeft, altruïstisch en compassioneel is. Zij beweren dat dit vooral toe te kennen is aan de kwetsbaarheid van onze kinderen, waardoor wij geleerd hebben voor anderen te zorgen en samen te werken.
 
Ze wijzen uit dat deze eigenschappen vastliggen in bepaalde gebieden van onze hersenen. In deze studie wordt ook gewezen op het belang van de oxytocinereceptor.

Van internet: Empathy

Oxytocine, ook wel het ‘knuffelhormoon’ genoemd, wordt in de bloedstroom en de hersenen uitgescheiden, alwaar het o.a. sociale interactie, zorg en zelfs romantische liefde stimuleert. Deze verschillende vormen van empathie staan blijkbaar onder invloed van een enkel gen. Maar hoe wordt onze overlevingskans daardoor vergroot? Het blijkt dat generositeit respect en invloed afdwingt bij de medemens en daardoor de status verhoogt. Egoïsme daarentegen roept haatgevoelens op. Er wordt ook gewezen op het feit dat gevoelens van sympathie, liefde en dankbaarheid ontstaan door aanraking: daarbij komt oxytocine vrij. Thera schreef een uitgebreid bericht over oxytocine.
Dit bericht is eigenlijk ook een aanvulling op een voorgaand bericht van mij over altruïsme in de natuur. Binnen de evolutieleer wordt altruïsme omschreven als een proces waarbij de ‘gever’ een verlies van fitness ondergaat terwijl de ‘ontvanger’ aan fitness wint. Bepaald altruïstisch gedrag kan dan alleen verklaard worden met inclusieve fitness. Gevallen waarin mensen (of dieren) zich opofferen voor niet verwanten, en als gevolg daarvan minder kans op nakomelingen hebben, zijn moeilijk uit te leggen aan de hand van de evolutieleer. Met gegevens uit World Values Survey, kon er in een studie aangetoond worden dat cultuur belangrijker is dan de genen in altruïstisch gedrag. Oude culturele gewoonten wijzen uit dat asociaal gedrag door de gemeenschap afgestraft kan worden, door de boosdoener de toegang te ontzeggen tot het huwelijk, tot de door de gemeenschap gemaakte producten, door hem te verbannen of te executeren. Deze culturele maatregelen vormen een sterke selectie tegen asociaal gedrag en resulteert in een co-evolutie van genen en cultuur voor sociale eigenschappen.

Er bestaat ook een belangrijk voorbeeld van sociaal gedrag bij dieren. De industriële kippenindustrie maakt vaak gebruik van op elkaar gepakte kippen waarbij de snavel geknipt moet worden om verwondingen door agressie te voorkomen. William Muir wijst met een experiment van groepsselectie uit dat kippen ‘aardiger’ kunnen worden. Normaal gesproken selecteert de boer elke individuele kip op het grootst aantal eieren. Muir daarentegen verdeelde de kippen in groepen en selecteerde de groep kippen die gezamelijk de meeste eieren legde. Zo selecteerde hij steeds de meest productieve groep en ontstond er een groep kippen die veel eieren produceerden en harmonieus samenleefden, waarbij de snavels niet geknipt hoefden te worden. Dit resultaat werd dus verkregen met groepsselectie (cultuur?) i.p.v. selectie op het individu.

Deze resultaten zijn allemaal relatief recent. Er valt nog veel te leren over wat er aan gevoelens speelt bij dieren en mensen. Intussen is het te hopen dat de mens zijn cultuur ook kan uitbreiden naar hoe er met dieren omgegaan moet worden. Zie het volgende filmpje.