De zin van seks

De zin van seks
Noorderlicht, 30 maart 2005
Gistcellen die zich seksueel voortplanten, passen zich beter aan in barre omstandigheden. Daarmee is voor het
eerst het evolutionaire nut van seks aangetoond.
Seksuele voortplanting is een van de grootste raadsels van de evolutiebiologie. Het is namelijk ontzettend inefficient. Veel tijd
gaat verloren met het zoeken naar een partner, de paringsrituelen kosten sloten energie, en de daad zelf is ook al dodelijk
vermoeiend. Nee, dan geslachtsloze voortplanting. Van gist bijvoorbeeld, of het groenwier Chlamydomonas. Als het moment
suprème daar is, verdubbelen de chromosomen in de celkern zich eenvoudigweg, en de cel deelt zich in twee volmaakt identieke
nieuwe cellen. Klaar.
Maar er móet wel een evolutionair nut zijn van seks. Anders zou het niet zo wijdverspreid zijn. Zelfs soorten die zich doorgaans
ongeslachtelijk voortplanten, zoals gist en Chlamydomonas, grijpen er geregeld op terug.
Biologen zitten al decennia lang met de kwestie in hun maag, want een echte verklaring ontbreekt. Een groep Britse biologen
heeft nu een ruim honderd jaar oude hypothese over het nut van seks experimenteel bewezen. De Duitse bioloog August
Weismann opperde aan het eind van de 19e eeuw dat seksuele voortplanting voor een grotere genetische variatie zorgt, door het
door elkaar husselen van genetisch materiaal. Organismen zouden daardoor beter in staat zijn zich aan nieuwe omgevingen aan
te passen.
Gistcellen, of Saccharomyces.
De onderzoeksgroep onder leiding van Matthew Goddard, van het NERC centrum voor populatiebiologie in Londen,
bestudeerde twee verschillende stammen gistcellen. Gistcellen planten zich normaal gesproken ongeslachtelijk voort, maar
kennen de truc van de geslachtelijke voortplanting ook. In minder gunstige omstandigheden - als het voedsel schaars is
bijvoorbeeld - nemen gistcellen hun toevlucht tot seksuele voortplanting. Veel seks komt daar overigens niet bij te pas: de
gistcellen produceren sporen met een enkele set chromosomen erin, waarvan er twee versmelten tot een genetisch nieuw
individu.
Goddard paste een trucje toe om een stam gistcellen te maken die zich louter aseksueel voortplant. Dat deed hij door twee genen
te verwijderen, SPO11 en SPO13, die betrokken zijn bij de meiose, de celdeling waarbij de kiemcellen - geslachtscellen met maar
één set chromosomen - ontstaan. De gemanipuleerde gistcellen produceren ook sporen, net als hun seksuele evenknieën, maar
die bevatten een dubbele set chromosomen. De sporen bevatten dus al een kant en klaar individu, identiek aan de moedercel.
De twee soorten gistcellen, de seksuele en de gemanipuleerde aseksuele, lieten Goddard en collega's in twee verschillende
milieu's los. Een vriendelijke omgeving van suikerwater waarin gistcellen lekker kunnen groeien, en een onvriendelijke
omgeving, waarin de temperatuur flink opgestookt was - 37 graden in plaats van 30 graden Celsius. Bovendien was er een schep
zout aan het suikerwater toegevoegd.
In het suikerwater verging het beide stammen even goed. Er was geen verschil meetbaar in hun groeisnelheid, een maat voor de
evolutionaire aanpassing van de gistcellen. Werden de gistcellen echter op de pijnbank gelegd in het onaangename brouwsel,
dan werd het verschil wel merkbaar. De cellen die zich seksueel voortplanten, deden het beduidend beter. Hun groeisnelheid
was hoger dan die van de gistcellen die zich aseksueel voortplantten.
De hypothese van August Weismann heeft daardoor voor het eerst experimentele onderbouwing gekregen. Tot nu toe waren er
geen experimenten om Weismanns hypothese te steunen, omdat het erg moeilijk is om alleen de manier van voortplanten seksueel versus aseksueel - te variëren, en alle andere factoren constant te houden. "Het experiment van Goddard is zeer
elegant," vindt de Wageningse populatiegeneticus Rolf Hoekstra dan ook. 21e Eeuwse techniek, om een theorie te bevestigen die
zijn wortels heeft in de 19e eeuw, zo schrijft Hoekstra in een begeleidend commentaar in het tijdschrift Nature.
"Biologen zullen overigens niet verrast zijn, dat seks tot meer genetische variatie leidt," relativeert Hoekstra overigens. "Dat idee
is er, sinds Weismann, altijd geweest. Maar het is nu voor het eerst experimenteel onderbouwd."
Geslachtelijke (links) en ongeslachtelijke voortplanting van gist. Gist kent geen mannelijke of vrouwelijke cellen, de twee types worden
weinig poetisch 'a' en 'alfa' genoemd. Bij geslachtelijke voortplanting treedt meiose op. Daarbij onstaan kiemcellen, sporen, met de helft
van het aantal genen. Vier van zulke kiemcellen zitten in een zakvormig omhulsel, de ascus. Telkens twee kiemcellen versmelten, en
vormen een nieuw individu. Bij ongeslachtelijke voortplanting daarentegen ontstaan twee sporen die hetzelfde aantal genen hebben als
de moedercel. Er vindt geen versmelting plaats. [Klik op het plaatje voor een vergroting, en dan nogmaals op het pijltjeskruis
rechtsonder.]