Menu Close

Enkel gen maakt vrouw tot man

Het inbrengen van een klein stukje DNA in een embryo, dat zich anders tot vrouwtjesmuis zou ontwikkelen, kan grote gevolgen hebben. Het onderscheid tussen mannen en vrouwen lijkt terug te voeren op de aanwezigheid van een enkel gen.

TWEE BRITSE onderzoekteams publiceerden deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature resultaten van een opzienbarend onderzoek. Zij slaagden erin om drie muize-embryo’s, die genetisch gezien zouden uitgroeien tot vrouwelijke dieren, door injectie met een gen aan te zetten zich in mannelijke richting te ontwikkelen. Daarmee vonden zij de tot nu toe krachtigste aanwijzing dat het verschil tussen man en vrouw uiteindelijk is te herleiden tot één enkel gen.

Het aantal dieren waarop zij hun ontdekking baseren is vooralsnog beperkt. In twee van de drie gevallen betrof het bovendien embryo’s die na 14 dagen uit één moeder waren verwijderd. Op dat moment hadden de genetisch vrouwelijke embryo’s alleen de eerste stap gezet in een ontwikkeling die uiteindelijk tot een mannetjesdier geleid zou hebben.

Slechts in één geval ging het om een muis die een volwassen leeftijd had bereikt. Het in aanleg vrouwelijke dier had, door het kunstmatig ingebrachte gen, zowel inwendig als uitwendig de kenmerken van een mannetje.

Chromosomen

Dat het verschil tussen mannen en vrouwen bij zoogdieren in eerste aanleg bijzonder klein is, was overigens al geruime bekend. De cellen van vrijwel ieder mens bevatten in totaal 23 paren chromosomen – strengetjes waarin zich het erfelijk materiaal bevindt. Daarvan zijn 22 paren onderling uitwisselbaar. Alleen het laatste, 23e paar bepaalt welk geslacht het individu uiteindelijk krijgt. De twee worden daarom de ‘geslachtschromosomen’ genoemd.

Bij de vrouw zijn beide van het X-type – grote chromosomen met veel genen. De man heeft echter één X- en één Y-chromosoom – een piepklein chromosoompje dat slechts één of enkele echte genen herbergt. De aanwezigheid van dat minieme Y-chromosoompje bepaalt echter of een embryo zich tot een volwassen man ontwikkelt.

Overigens komen in de vrije natuur veel variaties op dit thema voor, zij het in beperkte aantallen. Zo wordt één op elke zevenhonderd mannen geboren met één of meer ‘extra’ X-chromosomen. Meestal komt dit pas aan het licht wanneer ze, na jaren van onvrijwillige kinderloosheid, in de kliniek hun chromosomen laten onderzoeken. In medische termen hebben deze ‘XXY’- of ‘XXXY’-mannen het ‘Klinefelter-syndroom’. In veel opzichten zijn ze gelijk aan andere mannen, al is vaak sprake van kleinere geslachtsdelen en lichte borstvorming, en treden soms taalproblemen of ernstiger intelligentieachterstanden op. Altijd is er sprake van onvruchtbaarheid, omdat geen spermacellen geproduceerd worden.

Prikkel

Wanneer de ontwikkeling van het embryo nader wordt beschouwd, zijn de verschillen tussen man en vrouw zo mogelijk nog kleiner. Elk embryo blijkt zich in vrouwelijke richting te ontwikkelen, tenzij op cruciale momenten een prikkel aanwezig is anders te doen.

Bij muize-embryo’s bij voorbeeld zijn mannetjes en vrouwtjes de eerste tien dagen na de bevruchting geheel identiek – de vrucht kan nog beide kanten op. Na de tiende dag komt bij de man het Y-chromosoom in actie – heel even maar, ongeveer twee dagen. Dat is echter voldoende om een groepje cellen aan te zetten zich te ontwikkelen tot mannelijke geslachtsklieren – de testes.

Vanaf dat moment nemen die testes het stuur over. Ze produceren steeds grotere hoeveelheden mannelijke geslachtshormonen, zoals testosteron. Die hormonen prikkelen het embryo in telkens nieuwe stadia van de ontwikkeling om de mannelijke route te kiezen, zodat de ‘ingebakken’ vrouwelijke route geen kans krijgt.

Zo wordt niet alleen voorkomen dat ook vrouwelijke geslachtsklieren ontstaan, maar ontwikkelen zich achtereenvolgens zaadleiders en prostaat in plaats van eileiders en baarmoeder, en penis en balzak in plaats van vagina en schaamlippen. In laatste instantie wordt het lichaam ook al voorbereid op de ontwikkeling van mannelijke kenmerken in de latere puberteit – verlenging van de stembanden, sterkere lichaamsbeharing – in plaats van vrouwelijke.

In elk van de verschillende stadia kan de invloed van testosteron voor korte of langere tijd onderbroken worden. Talloze variaties en combinaties van mannelijke en vrouwelijke kenmerken doen zich in de praktijk dan ook voor.

Keten

Juist omdat het Y-chromosoom plaats biedt aan hooguit één of enkele genen, hebben wetenschappers het door de jaren heen als uitdaging gezien om één enkel gen te isoleren dat de hele keten van vermannelijking in gang kan zetten. Na eerdere vergeefse pogingen resulteerde dat vorig jaar in de sterke kandidatuur van het ‘Sry-gen’ bij de muis. Een soortgelijk gen is bij veel zoogdieren op het Y-chromosoom terug te vinden – ook bij de mens, waar het SRY wordt genoemd.

Het Sry-gen voldeed aan enkele belangrijke voorwaarden. Zo bevond het zich op een stuk van het Y-chromosoom waarvan al was aangetoond dat het de vermannelijking op gang kon brengen. Ook bleek het gen alleen actief in de periode dat de testes ontstonden – ruim tien dagen na de bevruchting. Bovendien bleef die actie beperkt tot de cellen waaruit de testes werden gevormd.

Om de kandidatuur van het Sry-gen te testen, namen de Britse onderzoekers de proef op de som. Zij haalden rijpe eicellen uit een vrouwtjesmuis en bevruchtten die buiten de baarmoeder. In het embryo injecteerden zij het geïsoleerde Sry-gen, met aan weerszijden DNA-staartjes die wellicht van belang zijn bij het ‘in- en uitschakelen’ van het gen. Daarna werden de embryo’s teruggeplaatst in de baarmoeders.

In totaal 251 embryo’s begonnen zich vervolgens te delen en verder te ontwikkelen. Na veertien dagen werden 158 daarvan uit de zwangere vrouwtjes verwijderd, waarvan 71 van het vrouwelijke ‘XX’-type bleken te zijn. In acht daarvan werd het Sry-gen nog aangetroffen, maar slechts in twee gevallen had dat ook het beoogde effect gehad: in die embryo’s waren, ondanks de afwezigheid van een Y-chromosoom, toch mannelijke geslachtskliercellen ontstaan.

De resterende 93 embryo’s kregen de kans volledig uit te groeien tot kleine muisjes. Van de 44 vrouwtjes die het levenslicht zagen, bleken twee het Sry-gen te hebben opgenomen, maar desondanks vrouw te zijn gebleven. Van de 49 geboren mannetjes hadden drie het Sry-gen. Twee van de drie hadden echter gewoon een Y-chromosoom, zodat hun geslacht niet op het Sry-gen terug te voeren was. Bleef over één mannetjesmuis – ‘m33.13’ gedoopt – die geen Y-chromosoom had (dus ‘XX’), maar dankzij het Sry-gen toch tot man was uitgegroeid.

M33.13 was even groot en zwaar als zijn mannelijke soortgenootjes, en schrok in aanwezigheid van vrouwtjes ook niet terug voor een vluggertje. Zoals te verwachten was leverde dat echter geen nakomelingen op. Ook in andere opzichten vertoonde het muisje overeenkomsten met mensen met het syndroom van Klinefelter: zijn uitwendige geslachtsorganen waren kleiner dan die van andere muizemannetjes.

Raadsel

Het heeft er alle schijn van dat de Britse onderzoekers, waaronder dr Peter Goodfellow, dr Robin Lovell-Badge en dr Peter Koopman, met het Sry-gen inderdaad de genetische code in handen hebben die geheel zelfstandig de kettingreactie van de mannelijke ontwikkeling in de muis in gang kan zetten. Een vraag die openblijft is onder meer waarom niet alle vrouwtjes-embryo’s met het Sry-gen zich tot mannetjes hebben ontwikkeld. De meest waarschijnlijke theorie is dat het gen in die gevallen op een plaats in het gewone DNA is beland waar het niet kan worden afgelezen. Zeker is wel, dat de speurtocht naar het raadsel van de ontwikkeling van een enkele cel tot een compleet zoogdier een flinke stap verder is gekomen.

Related Posts