Epigenetica en de evolutie van soorten

Dr. Koen Verhoeven
Onderzoeker Terrestrische Ecologie
Nederlands Instituut voor Ecologie

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

Ik ben geïnteresseerd in de rol die epigenetica speelt in de ecologie en evolutie van soorten. Epigenetische mechanismen kunnen op een stabiele manier genen kunnen aan- of uitschakelen, bijvoorbeeld onder invloed van omgevingsinvloeden. Inzicht in de onderliggende moleculaire mechanismen komt vooral uit de ontwikkelingsbiologie en de medische biologie (epigenetica speelt een rol bij sommige vormen van kanker). Maar het is in de afgelopen jaren duidelijk geworden dat epigenetische mechanismen soms ook erfelijk overdraagbaar zijn. Daarmee wordt epigenetica interessant voor ecologen en evolutiebiologen, die geïnteresseerd zijn in hoe soorten zich aanpassen aan hun veranderende omstandigheden. De grote vraag is nu wat deze mechanismen betekenen voor het adaptatievermogen van planten en dieren, en hoe belangrijk ze zijn. Kan hiermee bijvoorbeeld informatie over specifieke milieuomstandigheden doorgegeven worden aan nakomelingen, zodat die beter aangepast zijn aan die omstandigheden? Helpt het populaties om zich aan te passen aan snel veranderende omstandigheden, bijvoorbeeld ten gevolge van klimaatverandering, waar het vermogen tot genetische aanpassing misschien tekort schiet? Hoe belangrijk is epigenetische variatie in verhouding tot genetische variatie voor snelle adaptatie? Deze vragen worden sinds kort opgepakt, waarbij expertise en onderzoeksmethodes uit (epi)genetica en ecologie gebundeld worden. Een belangrijke ontwikkeling hierbij is dat veel genomics-technieken nu binnen handbereik komen voor onderzoek aan soorten die ecologisch interessant zijn, niet alleen model-organismen. Hierdoor kunnen epigenetische patronen en gen-activiteiten onderzocht worden in een ecologische context.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Een doorbraak zou zijn als we de bijdrage van epigenetische overerving aan het ecologische succes van een soort in kaart kunnen brengen. Binnen de ecologie zijn er bijvoorbeeld interessante observaties van soorten die heel weinig genetische variatie hebben (bijvoorbeeld omdat ze zich klonaal voortplanten) maar die wel erg succesvol zijn in het koloniseren van nieuwe habitats en die zich als invasieve exoten verspreiden over andere continenten. Dit zijn heel goede test cases voor de ecologische rol van epigenetica. In afwezigheid van genetische verschillen, hangt het succes in verschillende habitats dan af van epigenetische verschillen tussen populaties? Het in kaart brengen van zulke epigenetische verschillen, en het begrijpen van de functionele effecten daarvan, kan ons belangrijk inzicht verschaffen in hoe belangrijk epigenetica nou eigenlijk is voor ecologie en evolutie van soorten.

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Epigenetische overerving raakt de basis van hoe we over erfelijkheid denken. Het idee was altijd dat er tussen generaties alleen genen worden doorgegeven, en geen informatie over ervaringen of omstandigheden die het individu tijdens zijn leven heeft meegemaakt. Maar met epigenetica is het anders. Ouders geven niet alleen hun genen door, maar ook welke genen aan- of uitstaan. Nakomelingen beginnen dan dus niet helemaal met een schone lei, en dit hang af van de specifieke omgevingsomstandigheden van hun ouders. Dit is een heel basaal principe, maar beter inzicht hierin is relevant om verschillende redenen. Er zijn bijvoorbeeld consequenties voor humane gezondheidsvraagstukken, wanneer de effecten van blootstelling aan specifieke stoffen of omstandigheden (of specifieke eetgewoonten) na-ijlen in volgende generaties. Een ander voorbeeld is de landbouw – de resistentie tegen ziekten en plagen kan misschien versterkt worden door blootstelling in eerdere generaties.


Andere bijdragen in Biologie, DNA