De invloed van de omgeving op organismen

Prof.dr. Sjoerd Wendelaar Bonga
Emeritus hoogleraar Dierkunde
Radboud Universiteit Nijmegen

Mijn vakgebied is de ecofysiologie, een tak van de biologie die zich bezig houdt met de invloed van de omgeving op organismen. Van veel belang is daarbij uiteraard de invloed van de omgeving op het zenuwstelsel en daarmee op het gedrag van mens en dier. Met de in de afgelopen tien jaar sterk verbeterde technieken zoals de functionele MRI-scan en de technologie voor de analyse van de expressie en functie van genen is het mogelijk geworden om de vroegste ontwikkeling van het zenuwstelsel steeds nauwkeuriger te volgen. Dierproeven wijzen er op dat omgevingsinvloeden al van invloed zijn op het allervroegste stadium van de embryonale ontwikkeling, dat zich afspeelt binnen het ei dan wel, bij de zoogdieren, in de baarmoeder. Ik verwacht dat nu snel duidelijk wordt dat deze invloed van de omgeving veel ingrijpender is dan biologen en medici tot voor kort voor mogelijk hielden. Verschillende hormonen van de moeder, met name de steroïdhormonen uit bijnieren en geslachtsorganen, vinden hun weg erg gemakkelijk naar het ei en, bij de zoogdieren zoals de mens, naar het embryo. Omdat deze hormonen sterk reageren op veranderingen in de leefomgeving van de moeder kunnen zij deze veranderingen doorgeven aan het nageslacht, via de beïnvloeding van de expressie van de genen van het zich ontwikkelende embryo.

Juist deze hormonen spelen een grote rol bij de vormgeving van latere lichaams- en gedragskenmerken van het nieuwe individu via hun invloed op de ontwikkeling van het jonge brein. Verhoogde afgifte van corticosteroïden uit de bijnier van de moeder, zoals optreden wanneer zij gestrest raakt, blijken een blijvende invloed te hebben op de afstelling van de stress-drempel van het nageslacht . Deze drempel bepaalt de snelheid en intensiteit van reacties op onaangename ervaringen, inclusief de pathologische aspecten daarvan, zoals een grotere gevoeligheid voor depressies. Ook kunnen de niveaus en samenstelling van geslachtshormonen van de moeder de geslachtelijke identiteit van het nageslacht op allerlei manieren beïnvloeden.

Er zijn in de komende jaren doorbraken te verwachten op twee belangrijke gebieden. Het eerste betreft het in kaart brengen van de invloed van de hormonen van de moeder op de vroege ontwikkeling van de hersenen en van de genen die hierbij zijn betrokken. Dit zal ons inzicht in de processen en mechanismen die daarbij een rol spelen sterk verbeteren. In de tweede plaats, het bepalen van de invloed op deze vroege ontwikkeling van wat bekend staat als endocriene disruptie, de verstorende invloed van op hormonen lijkende chemicaliën zoals veel pesticiden en PCB’s. Deze stoffen belasten onze leefomgeving en sluipen vooral via het voedsel ons lichaam binnen. Het is al lang duidelijk dat dergelijke stoffen in hogere concentraties bij mens en dier tot kanker, verminderde vruchtbaarheid en ontwikkelingsdefecten kunnen leiden. Maar er zijn ook sterke aanwijzingen uit dierproeven dat lage tot zeer lage concentraties in milieu en voeding, de regulatie van met name de steroïdhormonen van de moeder verstoren en daarmee de embryonale ontwikkeling van het brein van het nageslacht.

Door toepassing van recent ontwikkelde gentechnologieën voor de analyse van de expressie en de functie van genen tijdens de vroege ontwikkeling van een individu zullen we de komende jaren veel informatie en inzicht kunnen krijgen in de wijze waarop omgevingsinvloeden, via de hormonen van de moeder, de expressie van genen en hun functie bij de ontwikkeling van het jonge brein beïnvloeden. Ook zal dan bijvoorbeeld een definitief antwoord mogelijk zijn op de vraag in hoeverre de sterke toename van het aantal gediagnosticeerde gevallen van ADHD of autisme ontwikkelingsstoornissen zijn als gevolg van de belasting van ons dieet met chemicaliën die via de baarmoeder het jonge brein bedreigen, zoals steeds vaker wordt verondersteld.

Alles wijst er dus op dat de invloed van de omgeving bij de vorming van een individu het meest bepalend is bij de allervroegste ontwikkeling van het brein, en niet in de opvoedingsperiode. Het nature-versus-nurture debat, de permanente discussie over de relatieve bijdrage van genetische eigenschappen en omgevingsinvloeden aan de totstandkoming van een individu, is daarmee in een nieuwe fase aangeland.


Andere bijdragen in Biologie, DNA, Ons brein