Tip:
Highlight text to annotate it
X
Alberto Kornblihtt: Genen, evolutie en wij
Ik zie de biologie als de wetenschap die zich bezighoudt
met de overeenkomsten en verschillen in de levende wereld.
Hier zien we een varen, een denappel, een roos.
Alle drie zijn het vaatplanten.
Maar wat onderscheidt hen?
De varen produceert geen zaden.
De den en de roos wel, maar de zaden van de den zijn naakt
en bij de roos liggen de zaden in een zaadomhulsel.
Hier zien we drie weekdieren:
de octopus, de pijlinktvis en de mossel.
Welk verschil zien we behalve dat de mossel
niet in zijn natuurlijke omgeving is, maar in de onze?
De octopus en de inktvis hebben geen schelp.
De mossel wel.
De octopus heeft geen pluim.
Wie ooit paella heeft bereid en inktvis schoongemaakt
weet wat de pluim is.
Dat kraakbenige, transparante deel,
binnenin de inktvis.
Hier zien we de haai, de dolfijn en de orka.
Alle drie zijn ze hydrodynamisch, alle drie leven ze in het water.
Maar de haai ... (Alle drie zijn het gewervelde dieren)
de haai is een vis.
Hun voorouders waren vissen.
Terwijl de dolfijn en de orka zoogdieren zijn
met twee typische kenmerken voor zoogdieren:
ze hebben haar en ze produceren melk.
De dolfijn en de orka,
hadden viervoetige voorouders die op het land leefden
en leken op koeien.
De aanpassing aan de hydrodynamische vorm is secundair.
Wat onderscheidt de orka van de dolfijn?
De dolfijn is vriendelijk, de orka 'niet zo erg'.
Hier zien we andere verschillen.
Deze twee personen behoren de soort *** sapiens sapiens.
Magic Johnson heeft een zwarte huid
en Manu Ginobili
een blanke huid.
We vinden die verschillen ook terug in de virtuele wereld.
Hier zien we twee creaties van de cineast James Cameron.
Ze leven op de denkbeeldige planeet Pandora.
Neytiri onderscheidt zich van Jake Sully doordat Neytiri een Na'vi is
en Jake Sully een avatar.
Jake Sully heeft menselijk DNA
en dus vijf vingers
terwijl Neytiri vier vingers heeft.
Ik weet zeker dat velen die de film zagen
hem nu opnieuw gaan bekijken om te zien of het waar is.
Ja, het is waar.
Het zit allemaal in de DNA-molecule
die de genetische informatie draagt.
Deoxyribonucleïnezuur.
Ik heb geen tijd om uit te leggen
hoe die genetische informatie in het DNA wordt gecodeerd,
maar ik heb tijd om te vertellen dat ze er een maar is.
Al die eigenschappen waarover ik het eerder had,
zitten in die DNA-informatie.
Maar er zijn verschillen tussen levende wezens die niets te maken hebben met DNA,
maar bepaald worden door de omgeving.
Zo behoren de Argentijnse vicepresident Julio Cobos
en Argentijnse president Fernando de la Rua
tot de soort *** sapiens sapiens.
Er zijn serieuze discussies gaande om hen in een ondersoort te plaatsen,
de ondersoort dubitativus . (Gelach)
Maar het is duidelijk dat deze twee individuen erg gelijkend zijn
- zoals we allemaal weten -,
maar de overeenkomsten zijn niet genetisch maar bepaald door het milieu.
Ze hebben te maken met hun ideologie, hun tekortkomingen, hun sterke punten,
met dingen die gebeurden
tijdens hun leven en waarschijnlijk
door stimuli ervaren tijdens hun intra-uteriene leven.
Waarom?
Omdat het fenotype het uiteindelijke resultaat is
van de wisselwerking van hun genotype met de omgeving.
Er zijn situaties waarin het genetische overheerst.
Andere waarin de omgeving overheerst.
Wat is het fenotype?
Het fenotype is uiterlijk, morfologie,
fysiologie, gedrag.
Het genotype 'is' het DNA.
En het milieu is precies dat wat het zegt.
De structuur van het DNA is een dubbele helix,
waarin chemische letters,
basen, de cel vertellen
hoe ze eiwitten moeten produceren.
De structuur van DNA werd ontdekt in 1953
door deze twee beroemde wetenschappers:
James Watson en Francis Crick.
Francis Crick stierf in 2004.
Ze kregen in 1962 de Nobelprijs.
James Watson leeft nog.
Hij heeft de afgelopen zestig jaar
een revolutie meegemaakt, niet alleen in de wetenschap,
maar ook in de industrie,
in het dagelijks leven en in de samenleving.
Want zijn ontdekking van de genetische informatie
in het DNA
heeft vele aspecten van ons leven een revolutie doen ondergaan.
Hier zie je Crick met een rekenliniaal.
De fotograaf die in 1953 deze foto nam,
vroeg Crick de DNA-structuur met een rekenliniaal aan te wijzen.
Ik merkte gisteren dat mensen jonger dan 40
niet wisten wat een rekenliniaal was.
Ik zal je er eentje laten zien.
Het is een instrument waarmee je een vierkantswortel
en logaritmen kon berekenen, kon vermenigvuldigen en delen
zonder elektronica.
In 53 zou het in plaats van om 'One Laptop Per Child',
of 'Eén Laptop Per Kind',
gegaan zijn om 'Eén rekenliniaal Per Kind'.
Het gebeurde niet omdat rekenlinialen niet zo massaal verspreid waren,
maar ik wilde de historische component aanduiden.
De revolutie waarvan Watson getuige was
en nog altijd is
is van belang voor de geneeskunde
zoals voor de diagnose van erfelijke en infectieuze ziekten, kanker,
voor remedies geproduceerd door recombinant-DNA-technologie:
interferon, erytropoëtine, groeihormoon, insuline.
Recombinante vaccins, zoals hepatitis-B-vaccin
waarmee jullie allen, of toch velen, zijn ingeënt,
worden eveneens geproduceerd door genetische manipulatie.
Gentherapie, hoewel nog geen dagelijkse realiteit,
zit al in een vergevorderd stadium van onderzoek.
Transgene dieren.
Gepersonaliseerde geneeskunde zit eraan te komen.
Monoklonale antilichamen,
uitgevonden door onze Nobelprijswinnaar Cesar Milstein.
Ook forensische geneeskunde,
waaronder de bepaling van de identiteit en familiebanden.
Hier blijf ik even bij stilstaan,
omdat juist deze kwestie ons land zo aanbelangt.
Door het onderzoek van de verschillen en gelijkenissen in DNA-sequenties
kon ons land een pioniersrol vervullen op gebied van de identificatie van individuen.
In het bijzonder de identificatie van de kinderen van de verdwenen personen
en de biologische band met hun grootouders.
Iemand heeft eens gezegd dat de studie van mitochondriaal DNA
lijkt te zijn ontworpen voor de Grootmoeders van de Plaza de Mayo.
Hierbij deze gedachte.
Het is belangrijk dat de studie van DNA
gebruikt wordt om de waarheid in de zaak
van de kinderen van Ernestina Herrera de Noble te achterhalen.
Want zoals de biologie een onderscheid kan maken tussen verschillende soorten,
kan de biologie eveneens
een geadopteerd kind van een eigen kind onderscheiden.
Dat is een waarheid die Argentinië
niet meer kan verbergen.
(Applaus)
De revolutie kwam er ook in de industrie en de landbouw.
We hebben nu de farmaceutische industrie van recombinant DNA,
productie van industriële enzymen,
het opsporen van verontreinigingen in voedsel,
transgene dieren
- ook daarin is Argentinië een pionier -
het typeren van sperma van dieren,
identificatie van gestolen vee,
transgene planten geproduceerd door ons land,
de toegenomen productie van sojabonen en een begrotingsoverschot als bonus.
Ik ga even stoppen met al deze voorbeelden.
Misschien weet niet iedereen het,
maar ik heb een jeans die niet versleten is.
Elke versleten jeans die vandaag in de wereld wordt verkocht
is versleten door een enzym geproduceerd door genetische manipulatie.
Wat ze in het Engels 'stone washing' noemen, bestaat niet meer.
Jeans worden niet meer industrieel met stenen gewassen.
Ze worden nu versleten met behulp van een cellulase uit een schimmel.
Jeans zijn van cellulose;
cellulase degradeert het. Deze schimmel bevat een gen
en dat gen werd overgedragen op een bacterie.
Die bacteriën worden industrieel gekweekt en produceren het enzym
dat de denimfabrieken dan gebruiken om hun jeans te verkopen.
Zo merk je dat de industriële, technologische
of biotechnologische revolutie invloed heeft op ons dagelijkse leven.
Iedereen koopt versleten jeans.
In de cellen vind je chromosomen.
Het DNA zit in het chromosoom.
Het is ingedeeld in segmenten die we genen noemen.
Elk gen wordt gekopieerd om een ander nucleïnezuur, RNA, te maken.
Dat RNA wordt dan weer gekopieerd naar een eiwit.
Dat is het eindproduct en bepaalt het functioneren van onze cellen.
Eiwitten zijn de arbeiders, de laboranten van de cel.
Hier wordt het een beetje ingewikkeld en heeft het te maken
met het onderwerp van het werk waarover ik het wil hebben.
Een gen bestaat uit segmenten,
exons,
afgewisseld met andere segmenten, introns.
Ze worden steeds beiden gekopieerd, zowel de exons als de introns
maar voordat de kopie wordt gemaakt,
worden bij de productie van het RNA de introns eruit gehaald
- in de prullenbak gegooid -
en de exons samengevoegd.
Dit proces heet 'splicing',
Engels voor 'knippen en plakken'
Dat gaat in jullie cellen
de hele tijd maar door.
In al jullie genen.
Er ontstaat een veel langer RNA dat tot een veel korter wordt verknipt.
Tot de jaren 80 dacht men dat elk gen
slechts één enkel eiwit kon maken.
In het midden van de jaren 80,
ontdekte men dat een gen meerdere eiwitten kan produceren.
Dat heet 'alternatieve splicing',
een variant van de gewone 'splicing'.
Deze variant, ook ingewikkeld,
impliceert dat als het gen introns en exons bevat,
bij het kopiëren, het RNA kopieert
met exons en introns maar het splicen
kan op twee verschillende manieren gebeuren.
Bijvoorbeeld met of zonder het exon in het midden
waardoor het gen twee verschillende eiwitten zal aanmaken.
Het is nog veel complexer, omdat onze genen
soms honderden verschillende eiwitten kunnen aanmaken.
Die alternatieve splicing lijkt aan de basis te liggen
van de grote complexiteit van de gewervelde dieren.
Met andere woorden, van ons.
Waarom?
Bekijk deze microscopische worm, Caenorhabditis elegans,
een microscopische ongewervelde van één millimeter lang
en met slechts een duizendtal cellen.
Elk van zijn cellen telt 19.000 genen.
Die getallen vertellen ons niet veel.
Dit andere dier, Madonna,
behoort tot de soort *** sapiens sapiens.
Het is een macroscopische gewervelde, te zien met het blote oog,
is bijna twee meter lang en bestaat uit tien tot de dertiende (10^13) cellen.
Of tien biljoen cellen
met elk 23.000 genen.
Zonder antropocentrisch te willen zijn,
mogen we toch zeggen dat Madonna en wij complexere wezens zijn
dan dat onnozele microscopische wormpje.
Het aantal genen per cel ligt echter niet ver uit elkaar.
Wat is het verschil?
Ten eerste is het niet zo
dat we complexer zijn omdat we meer genen hebben.
Ten tweede, terwijl 19.000
van dezelfde orde van grootte is als 23.000,
kan de worm met zijn 19.000 genen 25.000 eiwitten fabriceren.
Terwijl wij met onze 23.000 genen
misschien meer dan 100.000 eiwitten kunnen maken.
80% van onze genen kan
door alternatieve splicing, meer dan één eiwit produceren.
Dus heeft onze grote complexiteit te maken met de grote hoeveelheid
eiwitvarianten die we kunnen maken.
Als ik zeg 'wij' dan bedoel ik de gewervelde dieren,
zoogdieren, vogels,
niet exclusief mensen.
Onze genen kunnen
veel meer soorten eiwitten aanmaken dan de worm.
Alternatieve splicing
- dat is wat we bestuderen in ons lab -
is heel belangrijk bij de oorzaak van vele ziekten.
Om maar enkele voorbeelden te geven:
borst-, nier-, maagkanker; erfelijke ziekten
als het fragiele-X-syndroom of myotone dystrofie
of cystische fibrose.
Ik ga jullie een voorbeeld geven waarin,
al is het nog niet bewezen en is het geen ziekte,
alternatieve splicing te maken heeft
met onze dagdagelijkse ervaring.
Dit is een oor.
Binnenin zit een sensor, het gehoor.
In het binnenoor
zit de cochlea, ook wel slakkenhuis genoemd.
In de cochlea zit een vloeistof die gaat trillen wanneer een geluidsgolf arriveert.
Deze vloeistof omgeeft de zogenoemde haarcellen.
Ze lijken op kleine haartjes.
In die haarcellen zitten kleine kanaaltjes, hier in het groen weergegeven.
Ze staan op het celmembraan en kunnen open of gesloten zijn.
In de vloeistof eromheen vind je zouten, ionen dus.
Als het geluid aankomt en de vloeistof laat trillen,
gaan deze haarcellen meebewegen.
Daardoor gaan de kanalen open,
er komen ionen in en, zoals hieronder te zien waar de pijl wijst,
genereert dat een elektrische impuls naar de hersenen
en horen we het geluid.
Het probleem lijkt te zijn dat over de lengte van de cochlea
de cellen verschillende geluidsfrequenties gaan opvangen.
We kunnen verschillende geluidsfrequenties opvangen.
Nu denkt men dat elk kanaaltje
in elk van deze haarcellen
een variant van alternatieve splicing is.
Wat betekent dit?
De mogelijkheid om verschillende frequenties te horen
hangt af van één enkel eiwit, dat van het kanaal.
Ik weet niet of er meerdere polypeptiden in zitten, dat is een technisch probleem.
Maar de varianten van dat eiwit
zijn aangepast aan het opvangen van verschillende frequenties
en produceren zenuwimpulsen
waarvan de sterkte bepaald wordt door de frequentie.
Eenvoudiger gezegd, alternatieve splicing maakt
dat onze oren muziek kunnen horen,
laat het nu van Beethoven
of van de Beatles zijn.
Hoe wordt alternatieve splicing geregeld?
In de paar minuten die mij resten, zal ik het samenvatten in twee dia's:
twaalf jaar werk in ons laboratorium
hier aan de Faculteit Natuurwetenschappen
van de Universiteit van Buenos Aires.
Een van de dingen die we vonden is dat als het enzym dat het gen afleest
om RNA te produceren, traag is
de introns één voor één verwijderd worden, met als resultaat een RNA dat alle exons bevat
en een van de alternatieve-splicing-varianten van elk gen geeft.
Als het kopiëren daarentegen snel gaat, kan het gebeuren dat ook
uit een segment met een exon erin
niet elk intron individueel verwijderd wordt.
Dat geeft dan een andere variant.
Anders gezegd, wij vonden dat de kopieersnelheid
gedeeltelijk bepaalt
welke eiwitvariant geproduceerd wordt door een bepaald gen.
Onlangs vonden we ook dat die kopieersnelheid
erg begrensd wordt door de structuur van het gen in het DNA.
Het DNA is niet naakt.
Er zitten eiwitten op, het zogenaamde chromatine.
Dat chromatine in de kern kan min of meer ontspannen of compact zijn.
Als het ontspannen is, gaat het kopiëren snel.
Als het compact is, gaat het enzym trager kopiëren
zoals getoond in het diagram van de truck.
Hij gaat niet even snel op een asfaltbaan of op grind.
Op grind moet je vertragen
omdat veel stenen op de weg het rijden belemmeren.
In mijn laatste 55 seconden rest mij te zeggen dat deze twee dia's
twaalf jaar werk van onze onderzoeksgroep weergeven.
Ze werden gemaakt in het laboratorium van de Faculteit Wetenschappen
op het instituut CONICET IFIBYNE,
waarvan de directeur hier aanwezig is,
aan de Universiteit van Buenos Aires.
Ik mag het hier eigenlijk niet zeggen, maar ik kan me niet inhouden:
de Universiteit van Buenos Aires is een openbare universiteit, van de staat,
vrij, autonoom, (Applaus)
co-geregeerd, seculier, groot,
van wetenschappelijke en technologische topkwaliteit.
(Applaus)
Ik had een epiloog, maar moet hem laten vallen.
Ik ben klaar. Als TED een plek is waar je ideeën mag hebben
of voorstellen, dan is het idee om te beginnen met de laatste dia
een contra-idee.
Dat contra-idee dat we in de jaren 90 erdoor wilden krijgen
toen het onderwijs geprivatiseerd,
elitair en tot privé-universiteiten beperkt moest worden.
Wie me kent weet dat ik
een voorstander ben van de openbare universiteit.
Dat is geen gril.
De dagelijkse ervaring toont aan dat de openbare universiteit
onder de genoemde voorwaarden
de natuurlijke plaats is waar kennis wordt gegenereerd.
De particuliere universiteit kan ernaar streven
om kennis te genereren, maar faalt.
Het werkt niet omdat veel van de factoren ontbreken,
die je hier wel vindt.
Heel hartelijk bedankt.
(Applaus)