Het hologenoom

Een holobiont is het concept van een gastheer met zijn symbiotische micro-organismen. Voorbeelden zijn koralen met hun symbiotische micro-organismen en symbiotische algen, maar ook wijzelf kunnen als holobiont gezien worden. Het darmstelsel is daar een onderdeel van. Het bestaat uit een rijke darmflora zonder welke onze gezondheid snel achteruit zou gaan.

 

van internet: microben

De darmflora helpt in het afbreken van voedingsstoffen, het stimuleren van het immuunsysteem en regelt zelfs de gezondheid van de bloedvaten. Andere voorbeelden zijn bladluizen en cicaden met hun endosymbiotische bacteriën die in deze gevallen ook overgeërfd worden. De micro-organismen zijn hier zo gespecialiseerd dat ze alleen nog maar met hun specifieke gastheer kunnen samenleven. Ze worden via de eicellen doorgegeven aan de volgenden generatie. Ook de gastheer is dusdanig gespecialiseerd dat hij niet zonder deze microbiota zou kunnen leven. Zowel de gastheer als de symbiont hebben genen verloren, waardoor ze onlosmakelijk verbonden zijn. Symbiotische bacteriën kunnen dus de fitness van de holobiont vergroten.

 

Het hologenoom wordt door Eugene Rosenberg gedefinieerd (pdf) als het genoom van de gastheer plus dat van zijn microbiotische symbionten. Het genoom van de gastheer varieert volgens de standaard wetten van overerving, dat wil zeggen door mutaties, crossing-over tijdens meiose en seksuele recombinatie. Het genoom van de symbiotische micro-organismen kan variëren door mutaties, conjugatie en horizontale gentransfer. Het hologenoom kan dus op vele manieren variëren. Ook de verschillende symbiotische micro-organismen van de gastheer kunnen veranderen, waardoor het hologenoom weer

van internet: Lamarck

een andere samenstelling krijgt. De soorten symbiotische micro-organismen kunnen immers relatief toe- of afnemen of zelfs compleet veranderen. Dit zijn veranderingen op korte termijn waardoor de variatie van het hologenoom erg snel kan gaan. Natuurlijke selectie, de drijfkracht van evolutie, wordt volgens Rosenberg uitgeoefend op de holobiont of op het hologenoom als geheel. Dit snel variërende hologenoom is natuurlijk een erg interessant gegeven maar Rosenberg gaat verder. Dit ‘gebruiken en niet gebruiken’ van de micro-organismen wordt overgeërfd door de holobiont. Deze hologenoomtheorie van evolutie van Rosenberg stelt dat er Lamarckiaanse overerving is binnen het raamwerk van Darwiniaanse evolutie omdat er wordt voldaan aan Lamarck’s principe van overerving van verworven eigenschappen. Dit is een erg sterke conclusie waar misschien nog veel over gediscussieerd gaat worden.

 

De hologenoomtheorie van evolutie van Rosenberg bracht hem tot een interessant onderzoek. Hij toont daarin aan dat het type symbiotische bacteriën van fruitvliegjes varieert naar gelang het dieet dat de vliegjes voorgeschoteld krijgen. Dit dieet bepaalde welk soort bacteriën symbionten van het fruitvliegje worden. Naar gelang het type symbiont produceerden de fruitvliegjes andere feromonen en dit bepaalde hun partnerkeuze. De verandering in feromonen en partnerkeuze verifieerden zich reeds na de eerste generatie en duurde voort tot 17 generaties. De partnerkeuze bepaalt de ontwikkeling van de soorten en er zou dus gesteld kunnen worden dat bacteriën de soortvorming van de fruitvliegjes bepalen.