Een genomische seksuele revolutie in het dierenrijk
VUB-onderzoeker Wen-Juan Ma ontvangt ERC Grant om de opmerkelijke diversiteit en evolutie van geslachtschromosomen te ontrafelen
Onderzoek van Wen-Juan Ma, die het Evolutionary Genomics of Sex-lab leidt aan de VUB, werpt nieuw licht op de opmerkelijke diversiteit en evolutie van geslachtschromosomen in het dieren- en plantenrijk. De onderzoeker vraagt zich af waarom geslachtschromosomen in sommige soorten stabiel blijven terwijl ze in andere voortdurend veranderen. Waar bij mensen het Y-chromosoom het mannelijke geslacht bepaalt en dat systeem al miljoenen jaren relatief stabiel is, blijkt de natuur immers veel creatiever.
“Bij vogels werkt het net andersom”, zegt Ma. “Daar duidt het W-chromosoom op een vrouwelijk individu. Bij veel andere soorten ligt het nog complexer en kunnen geslachtschromosomen zelfs worden omgewisseld.”
Dat blijkt vooral bij amfibieën, vissen, reptielen, sommige insecten en bloeiende planten, waarbij de geslachtschromosomen opvallend dynamisch blijken. Het fenomeen, waarbij nieuwe geslachtschromosomen ontstaan of bestaande verdwijnen, komt bij zoogdieren en vogels zelden voor. “Ik wilde begrijpen waar die diversiteit bij andere soorten vandaan komt,” zegt Ma. Haar onderzoek combineert veldwerk, kruisingsproeven, moleculaire genetica, genmanipulatie en vergelijkende genomica om de mechanismen achter geslachtsbepaling en de evolutie van geslachtschromosomen te ontrafelen.
Een centraal thema in Ma’s onderzoek is hoe die voortdurende vernieuwing geslachtschromosomen gezond houdt. “Geslachtsomkeringen helpen om geslachtschromosomen ‘voor altijd jong’ te houden en zo te voorkomen dat de soort degenereert”, zegt Ma. “Mijn postdoc-mentor noemde dat de ‘fountain of youth’. Bij mensen en andere zoogdieren is het Y-chromosoom in de loop van de evolutie steeds kleiner geworden en heeft het genetische informatie verloren.”
In veel kikkersoorten gebeurt precies het tegenovergestelde: hun geslachtschromosomen blijven opvallend gelijk en worden voortdurend genetisch herschikt. “Dat is een soort zelfreparatie-mechanisme”, legt Ma uit. “Het proces werkt evenwel niet overal even goed. In sommige evolutionaire lijnen treedt wel degelijk degeneratie op.”
En precies dat vormt een kernvraag van haar onderzoek: waarom blijven geslachtschromosomen in de meeste lijnen jong, terwijl ze in andere beginnen af te takelen? Ma en haar team analyseerden hiervoor enorme hoeveelheden genomische data met behulp van artificiële intelligentie. “AI helpt ons om al die data veel sneller te verwerken en de resultaten beter te visualiseren dan ooit tevoren”, zegt de onderzoeker. Tegelijk benadrukt Ma het belang van kritisch gebruik van de technologie: “Ik adviseer mijn studenten om AI-tools voorzichtig en verantwoordelijk te gebruiken.”
Het onderzoek is fundamenteel van aard, maar kan op lange termijn ook nieuwe inzichten opleveren voor de mens. “Ons werk kan een nieuw perspectief bieden op de diversiteit van geslachtschromosomen in de Tree of Life”, zegt Ma. “Misschien kan het ons ooit helpen begrijpen waarom het menselijke Y-chromosoom kwetsbaarder is en hoe het verband houdt met bepaalde gezondheidsproblemen die alleen bij mannen voorkomen.”
Hoewel het verdwijnen van het Y-chromosoom pas over miljoenen jaren zou kunnen gebeuren, wijst ze erop dat de natuur opmerkelijk inventief is: bij sommige knaagdieren ontstonden al alternatieve mechanismen toen het Y-chromosoom verdween. “Dieper inzicht in die mechanismen kan ons ook helpen om ziekten aan te pakken die verband houden met onze geslachtschromosomen.”
Ma benadrukt ook dat haar onderzoek bijdraagt aan een breder begrip van biologische diversiteit. “Zoals bijna elke bioloog weet, bestaat de absolute tweedeling tussen mannelijk en vrouwelijk niet als je naar de natuur als geheel kijkt. De natuur is oneindig veel complexer.”
Het onderzoek toont hoe uiteenlopend de manieren zijn waarop geslacht in de natuur wordt bepaald en hoe flexibel evolutionaire processen kunnen zijn. Voor haar baanbrekende onderzoek ontving Wen-Juan Ma een ERC Starting Grant van de European Research Council.
Meer info:
Wen-Juan Ma: Wen-Juan.Ma@vub.be
