[PWC-MEDIA] AMOLF-persbericht

  • From: Communications AMOLF <Communications@xxxxxxxx>
  • To: pwc-media@xxxxxxxxxxxxx <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Fri, 13 Apr 2018 13:49:25 +0200

Evolutie is als het weer

Kansrijke mutaties zijn te voorspellen

 
Omdat evolutie drijft op toeval, lijkt het voorspellen ervan onmogelijk. Toch 
is het biofysici van AMOLF en het ESPCI in Parijs gelukt om met een model 
voorspellingen te doen over de evolutie van een groep eiwitten in een E. 
Coli-bacterie. "Wanneer welk gen muteert, is willekeurig, maar we kunnen wél 
voorspellen welke volgorde van mutaties kansrijk is, en bij welke 
mutatievolgorde de evolutie van een organisme stagneert," vertelt groepsleider 
Sander Tans, die met zijn collega's deze nieuwe resultaten vandaag publiceert 
in het vakblad Nature Communications.

 
"Evolutie in een nieuwe omgeving is inherent onvoorspelbaar. Mutaties in genen 
ontstaan op een willekeurig moment", zegt Tans. "Daarnaast weet je niet van te 
voren wat het effect van een nieuwe mutatie is op de taak van een gen in de 
cel, en wat de rol is van omgevingsfactoren. Laat staan dat we kunnen 
voorspellen wat het effect is op een heel organisme."

Belangrijk is bovendien dat verschillende mutaties ook een wisselwerking met 
elkaar hebben: een mutatie kan op zichzelf ongunstig zijn voor het organisme, 
maar in combinatie met een mutatie in een ander gen juist een evolutionair 
voordeel opleveren.

 
Eiwit-estafette

Tans en zijn collega's onderzochten het samenspel van mutaties in twee genen in 
de E. Coli-bacterie. De eiwitten waarvoor deze twee genen coderen, helpen met 
het detecteren van een suiker in de omgeving van de cel. Als het suiker 
aanwezig is, activeert deze het eerste eiwit, en die activeert op zijn beurt 
dan weer het tweede eiwit, enzovoort. Dit soort detectiesystemen zijn 
essentieel om bijvoorbeeld op het juiste moment enzymen te activeren die het 
suiker dan kunnen afbreken, maar spelen ook een rol bij de afbraak van 
antibiotica. Als ze optimaal werken, levert dit dus een enorm evolutionair 
voordeel. 

"Eerst hebben we een theoretisch model ontwikkeld. We realiseerden ons iets 
heel simpels eigenlijk: als het eerste gen gemuteerd wordt, dan beïnvloedt dat 
niet direct de eigenschappen van het tweede gen. En andersom: mutaties in het 
tweede gen beïnvloeden niet het eerste gen. Op het eerste gezicht lijk je hier 
niet veel aan te hebben. Maar als je dit combineert met kennis die we al langer 
hebben over gen-activatie, leidt dit tot specifieke voorspellingen. 
Bijvoorbeeld dat mutaties in genen aan het einde van de estafette alleen een 
kans hebben om voordelig te zijn als genen vooraan eerst muteren. Het geeft dus 
aan dat een specifieke volgorde van mutaties de bacterie vooruit kunnen helpen, 
terwijl bij andere mutatievolgordes de evolutie stagneert", aldus Tans. 

De onderzoekers testten hun voorspellingen in bacteriën. Eerst werden in twee 
genen in een detectie-estafette mutaties geïntroduceerd. Op die manier konden 
de onderzoekers voor elke mogelijke combinatie van mutaties het effect 
bekijken, en laten zien dat hun voorspellingen klopten.

 
Evolutionaire weerkaart

Op deze manier lijkt het voorspellen van evolutie een beetje op hoe 
weerkundigen het weer voorspellen. Zij geven bijvoorbeeld de kans op regen aan. 
"Het punt is dat een voorspelling niet exact hoeft te zijn, zoals dat wel zo is 
wanneer je bij het afschieten van een kogel precies voorspelt waar hij zal 
landen", zegt Tans. "Deze studie laat zien dat voorspellen van evolutionaire 
kansen en beperkingen wel degelijk mogelijk is. Dit soort voorspellende 
inzichten kan van grote waarde zijn. Het zou bijvoorbeeld kunnen helpen de 
evolutie van bacteriële resistentie tegen antibiotica te beperken, door 
antibiotica in bepaalde volgordes toe te dienen." 

Ook voor andere organismen kan voorspellen van evolutie op langere termijn 
misschien mogelijk worden. "Denk bijvoorbeeld aan de vraag of wij zelf nog 
evolueren en wat daarin de beperkingen zijn", aldus Tans. "Tot nu toe 
beschouwen we in evolutionaire vraagstukken vooral de historie en kijken we 
niet naar wat nog mogelijk of onmogelijk is." 

 
 
Voor de redactie

 
Contactinformatie

Sander Tans

telefoon: 020-7547100

e-mail: s.tans@xxxxxxxx

 
Referentie

Philippe Nghe, Manjumatha Kogenaru, Sander Tans, Sign epistasis caused by 
hierarchy within signaling cascades, Nature Communications, 13 April 2018

Doi: 10.1038/s41467-018-03644-8

 
Afbeelding

Bron: AMOLF/Sander Tans

 
Petra Rodriguez | Communications | AMOLF & ARCNL| Postbus 41883 - 1009 DB 
Amsterdam | Science Park 104 - 1098 XG Amsterdam | t: +31 (0)20 754 7402| f: 
+31 (0)20 754 72 90 | www.amolf.nl <http://www.amolf.nl/> | www.arcnl.nl 
<http://www.arcnl.nl/

 
Volg AMOLF op: Twitter| LinkedIn | YouTube 
<http://www.youtube.com/user/fominstituteamolf

Volg ARCNL op: Twitter

 
 
 

Attachment: E.coliLR.jpg
Description: JPEG image

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] AMOLF-persbericht - Communications AMOLF