Het is lente. Een watersalamander van het geslacht Triturus komt onder de boomstronken vandaan om aan het paringsseizoen te beginnen. In het water ontmoet ze een mannetje met een grote kam op zijn rug. De kam deint op en neer en wappert geurstoffen naar haar, in de hoop dat zij voor zijn charmes valt. Ze zwicht voor zoveel mannelijkheid en hij laat een spermapakketje vallen, dat zij in zich opneemt. Honderden eitjes plaatst ze zorgvuldig, één voor één, tussen de bladeren van waterplanten en knijpt elk blad lange tijd geduldig dicht met haar achterpoten. Een zeer secuur werkje, waar ze wekenlang mee bezig is. En na al dat werk komt slechts de helft van de eitjes echt uit.

Survival of the failure

Wetenschappers braken lange tijd hun hoofd over de vraag waarom zo weinig Triturus-eitjes uitkomen. Een evolutionair defect lijkt de oorzaak. Op het DNA van Triturus zitten fouten ingebakken. Er zijn twee versies van de fouten: de ene versie op het ene chromosoom maskeert de andere versie op het andere chromosoom en andersom. Een gezond eitje moet dus beide versies van de fouten hebben. Zie het als het maken van een regenboog. Schijnt de zon alleen, dan ontstaat geen regenboog. Regent het alleen, dan zie je de regenboog ook niet.

Het is heel gek dat deze fouten ontstonden. Bij elk van de negen Triturus-soorten komt maar de helft van de eitjes uit. De afwijking ontstond zeer waarschijnlijk al in een gemeenschappelijke voorouder.

Charles Darwin schreef al in de negentiende eeuw in zijn On the Origin of Species over de survival of the fittest, waarin hij stelt dat de soorten die het best zijn aangepast aan hun omgeving overleven. Een soort waarvan de helft doodgaat voordat die uit het ei komt, is juist níet erg aangepast. Dat zou je tenminste denken. Hoe kan het dan toch dat de watersalamander evolueerde met deze structurele fout?

Fataal supergen

Deze vraag onderzoekt Manon de Visser, PhD-kandidate bij Naturalis Biodiversity Center en het Institute of Biology Leiden. “Voor mijn PhD kijk ik samen met collega’s van het Wielstra Lab naar DNA van eitjes die wel en niet overleven. Welke genen zijn er kapot en welke genen komen juist tot uiting?” Het onderzoek van De Visser is monnikenwerk. Salamanders hebben namelijk erg veel DNA: “Als je al het DNA van één salamander uitschrijft in telefoonboeken, heb je meer dan 2.000 boeken nodig. Voor één mens zou je maar iets meer dan 200 boeken nodig hebben”, vertelt De Visser. Om al dit erfelijk materiaal efficiënt op fouten door te spitten, kun je bijvoorbeeld het DNA in stukjes knippen en zo kleine delen DNA onderzoeken.

Het zwoegen van De Visser blijkt vruchtbaar. De theorie, uitgedacht door hoofdonderzoeker Dr. Ben Wielstra, heeft alles te maken met zogenoemde supergenen. De Visser legt uit: “Een supergen is een stuk DNA met meerdere genen dat als één blok wordt overgeërfd. De Triturus-eitjes die beide versies van de fouten hebben, overleven én krijgen met deze supergenen waarschijnlijk in eerste instantie meer voordeel.”

Er zijn twee vormen van het supergen die geen DNA met elkaar uitwisselen. Dat DNA uitwisselen is juist een manier om foutjes eruit te filteren. Omdat er in dit geval amper combinaties tussen verschillende supergenen mogelijk zijn, kunnen nieuwe fouten na verloop van tijd niet verdwijnen, wat steeds schadelijker wordt voor salamanders met twee dezelfde versies van de fouten. Dit werd ze uiteindelijk fataal. “Ik vergelijk het altijd met de Griekse mythologie. Koning Midas was heel hebberig en wilde dat alles wat hij aanraakte, veranderde in goud. Dat leek voordelig, maar op de lange termijn was het dodelijk.”

Onbekend

Deze tragedie overkomt niet alleen Triturus-salamanders. Onder andere sommige planten en insecten hebben ook last van dit fenomeen. Dr. Wielstra denkt dat het niet bij heel veel organismen bekend is, omdat onderzoekers organismen met dit syndroom mogelijk over het hoofd zien. Het onderzoek van Wielstra's team heeft geleid tot prachtige inzichten over supergenen, die wetenschappers kunnen toepassen op talloze soorten organismen. Maar hun doel is niet de salamanders te helpen. Triturus gaat al miljoenen jaren door het leven met dit syndroom en er zijn in die tijd al negen soorten ontstaan. De watersalamander kruipt komende lente weer onder de boomstronken vandaan en verpakt opnieuw met veel zorg één voor één haar eitjes. Zich onbewust van het feit dat de helft van haar nakomelingen bij voorbaat nooit het levenslicht zal zien.

---

• Lees verder: De Visser, M. C., France, J., Meilink, W. R. M., & Wielstra, B. (2021). Een evolutionair raadsel: het dodelijke chromosoom 1 syndroom in Triturus-salamanders. RAVON, 23(1), 9–12.