De mens evolueert maar door – en dat is nog nooit zo snel gegaan als nu

Wie langs het Onderzoeksgebouw op het terrein van het Leids Universitair Medisch Centrum loopt, komt langs een lange, smalle vitrine waarin de menselijke evolutie wordt geïllustreerd. Een reeks afgietsels van de schedels van menselijke voorouders worden op sokkels langs een tijdlijn geplaatst. Je ziet de bekende progressie van steeds grotere hersencellen, lichtere wenkbrauwbogen, kleinere tanden en een naar beneden glijdend achterhoofdsgat. De serie eindigt met een trots exemplaar van Homo sapiensmoderne mens, het onderwerp van zoveel medische expertise in de omliggende gebouwen.

Tegelijkertijd symboliseert dat ziekenhuiscomplex ook de redenen waarom veel mensen denken dat we de evolutie buitenspel hebben gezet. Onze voorouders leefden in een wereld waar je elk moment door een leeuw kon worden opgegeten, van de honger kon omkomen door gebrek aan voedsel of kon sterven door een geïnfecteerde wond.

Orden van grootte

De evolutie hanteerde de botte bijl van natuurlijke selectie en de groei van ons intellect en ons aanpassingsvermogen profiteerden ervan. Maar de moderne mens heeft dergelijke gevaren grotendeels geëlimineerd en dus, zo luidt de redenering, heeft natuurlijke selectie geen enkele controle meer over ons en is de menselijke evolutie gierend tot stilstand gekomen.

Dat is het idee in de populaire cultuur, maar tegelijkertijd denken wetenschappers van formaat ook zo. Beroemde evolutiebioloog Stephen Jay Gould zei in een interview in 2000: “Natuurlijke selectie is vrijwel irrelevant geworden voor de menselijke evolutie; er heeft vrijwel geen (recente) biologische verandering bij mensen plaatsgevonden.” Dat schrijft primatoloog Frans de Waal in zijn boek De aap in ons dat goede voeding en medicijnen de selectiedruk hebben weggenomen die de menselijke evolutie aandrijft. En inderdaad, als je skeletten van mensen van de afgelopen paar duizend jaar vergelijkt, zie je niets dat ook maar in de buurt komt van de evolutie die de rij schedels in het LUMC laat zien. Maar dat betekent niet dat er geen subtielere evolutie plaatsvindt. En evolutiebiologen beginnen het te beseffen dat er redenen zijn om aan te nemen dat de menselijke evolutie zich momenteel op topsnelheid voortbeweegt.

Deze redenen liggen in de elementen waaruit het proces van natuurlijke selectie bestaat. De eerste zijn mutaties: fouten in het DNA die ontstaan ​​bij de vorming van sperma- en eicellen en die variëren van het verkeerd inbrengen van een enkele losse ‘letter’ tot het dupliceren, verlies, omdraaien of herschikken van lange reeksen ‘letters’, tot complete chromosomen. Mutaties zijn meestal schadelijk, maar soms, heel soms, zijn ze gunstig.

Omdat het optreden van mutaties een willekeurig proces is, is het afhankelijk van het aantal mensen dat geslachtscellen produceert en dus dergelijke mutaties kan genereren en doorgeven aan de volgende generatie. Vooral vandaag de dag, nu we de aarde bevolken met acht miljard zielen – ongeveer vier of vijf ordes van grootte meer dan tot een paar duizend jaar geleden – de kans op uiterst zeldzame maar uiterst nuttige mutaties is bijna een zekerheid geworden. Met andere woorden: bijna alle mutaties die ooit bij de menselijke soort zijn ontstaan, hebben zich in de afgelopen paar honderd jaar voorgedaan.

Evolutionaire groeispurt

Een ander cruciaal element in het proces van natuurlijke selectie is verschil in voortplanting. Een mutatie die herhaaldelijk in meer nakomelingen terechtkomt dan een concurrerende mutatie evolueert naar een hogere frequentie. Hoewel gezinnen in het verleden groter waren, was de overleving per kind veel lager.

Nu de kindersterfte sterk is gedaald, verschillen De gezinsgrootte wordt plotseling veel belangrijker voor de evolutie dan overleven. Wanneer er vrijwel geen kindersterfte is, vertegenwoordigt een gezin van drie kinderen in plaats van twee een evolutionair voordeel van maar liefst 50 procent. Verrassend genoeg worden de kleinere aantallen kinderen die tegenwoordig per ouderpaar worden geboren, gezien als iets dat de evolutie bevordert.

De belangrijkste reden waarom evolutiebiologen denken dat we aan de vooravond van een evolutionaire groeispurt staan, is de drastische verandering in de omgeving.

Genen die bij baby’s grote hoofden veroorzaken, krijgen nu een kans

De recente pandemie van het coronavirus is daar een goed voorbeeld van. In een prehistorische populatie van verspreide kleine groepen mensen zou een virus dat voor zijn verspreiding een hoge dichtheid aan gevoelige slachtoffers nodig heeft, nooit een vaste voet aan de grond gekregen. Omgekeerd creëren sommige medische innovaties ook nieuwe mogelijkheden voor mutaties die voorheen in hun verspreiding zouden zijn geremd omdat natuurlijke selectie ze had tegengehouden. Denk aan de hoge frequentie van keizersneden (in de VS één op de drie baby’s geboren via keizersnede; in Turkije en Brazilië meer dan de helft). Allerlei genen die zorgen voor smalle heupen bij moeders of grote hoofden bij baby’s zijn nu ineens aanwezig een kans.

Uit genetische gegevens blijkt inderdaad dat het menselijk genoom sneller verandert dan ooit tevoren. Reeds gepubliceerd in 2007 een team van Amerikaanse onderzoekers een analyse van HapMap, destijds een van de grootste bestanden met menselijk DNA-gegevens, waaruit bleek dat ons DNA momenteel tien tot honderd keer sneller evolueert dan veertigduizend jaar geleden. In hun analyse laten de onderzoekers zien dat dit te wijten is aan een combinatie van zowel een snelgroeiende populatie (waarin meer mutaties behouden blijven dan in een stabiele populatie) als veranderingen in natuurlijke selectie. En sindsdien stapelt het bewijsmateriaal zich op.

Breekpunten in chromosomen

Maar hoe kun je aan het huidige DNA zien dat evolutie in het recente verleden heeft plaatsgevonden? Hiervoor wordt vaak gebruik gemaakt van het zogenaamde koppelingsevenwicht.

Omdat er bij elke vorming van geslachtscellen recombinatie plaatsvindt tussen de twee kopieën van een chromosoom, wordt de genetische informatie op dat chromosoom voortdurend door elkaar gehaald. Maar het genoom is erg groot en de breekpunten waar chromosomen worden uitgewisseld zijn beperkt. Het kan daarom vele generaties duren voordat een gen wordt losgekoppeld van de genen eromheen. Een gen dat een voordelige mutatie bevat en dat door natuurlijke selectie omhoog wordt geduwd, kan zich zo snel door een populatie verspreiden dat recombinatie geen kans heeft om het los te maken van het DNA eromheen.

Het ontbreken van een dergelijk koppelingsevenwicht kan worden opgespoord door te zoeken naar plaatsen in het genoom waar de variabiliteit laag is. Er zijn een of meer mutaties die de voorkeur hebben gekregen van natuurlijke selectie en die hun aangrenzende DNA bij hun succes hebben betrokken. En hoe groter zo’n gebied, hoe minder recent de evolutie plaatsvond.

Dit is wat een Portugees team ontdekte dat bij mensen in dichtbevolkte steden in Afrika het gen aanwezig is OSBPL10 heeft mutaties verworven die het voor het denguevirus moeilijker maken om cellen binnen te dringen.

Lactose verteren

En een team van Stanford University vergeleek de genomen van drieduizend individuen in de Britse DNA-database UK10K en kon zo aantonen dat verschillende varianten van genen de afgelopen twee millennia door selectie waren toegenomen, waaronder DNA dat codeert voor lactosetolerantie. Dat is een evolutionaire verandering die al veel langer gaande is als gevolg van de melkveehouderij. De mens is de enige zoogdiersoort die als volwassene lactose kan verteren en de mutatie die dit mogelijk maakt ontstond zesduizend jaar geleden, maar de recente toename van de melkconsumptie versnelt dat proces nu.

Bovendien ontdekte het team evolutie door natuurlijke selectie op genen die de haar- en oogkleur bepalen (Britten worden blonder en blauwere ogen), lichaamslengte (Britten worden groter – en dit is niet alleen te danken aan betere voeding, maar ook aan evolutie in genen die de lichaamslengte bepalen) en schedelomvang (die groter wordt).

Het probleem is dat deze genetische techniek niet zo gevoelig is dat het moment van evolutie precies kan worden bepaald. Sommige evolutionaire veranderingen dateren misschien van de afgelopen halve eeuw, andere zijn misschien al duizenden jaren aan de gang. Om de hedendaagse evolutie echt in realtime te volgen, maakt gebruik van Joseph Pickrell van het New York Genome Center een veel directere techniek. Door databases te gebruiken met individuele genomen waarin zowel jonge als oude mensen vertegenwoordigd zijn, konden hij en zijn team de toename of afname van bepaalde mutaties over meerdere generaties volgen.

Zo konden ze aantonen dat de meest verslavingsgevoelige variant van het nicotinereceptorgen bestaat CHRNA3 sterk afneemt (wat zij toeschrijven aan voortijdige sterfte door longkanker onder de meest fervente kettingrokers).

In opkomst

Natuurlijk is een verschuiving in de frequentie van een nicotinereceptor misschien niet het soort spectaculaire verandering waar je aan denkt als je de term ‘menselijke evolutie’ hoort. Maar het is inderdaad echte evolutie (omdat evolutie is niets anders dan de verandering in de frequentie van genetische eigenschappen) en bovendien slechts het topje van de ijsberg. Menselijk DNA zit waarschijnlijk vol met nieuw opgekomen mutaties die in onze moderne wereld in opkomst zijn, en op de lange termijn kunnen zeker grotere, meer spectaculaire veranderingen worden verwacht; zoals de ontwikkeling van grotere schedels als gevolg van keizersneden.

Op voorwaarde dat de moderne wereld lang genoeg onveranderd blijft bestaan. Omdat zelfs een gen dat een reproductievoordeel van 10 procent oplevert (en meestal is dat veel minder) ongeveer vijfduizend jaar nodig heeft om de hele wereldbevolking te doordringen. De wereld verandert zo snel dat het niet ondenkbaar is dat de evolutionaire druk over een veel kortere periode varieert.

Kortom: de menselijke evolutie versnelt vandaag de dag onmiskenbaar. Of dit uiteindelijk zal leiden tot een nieuwe mensensoort op de volgende sokkel in die vitrine in het LUMC is niet te voorspellen, maar het idee dat de mens niet meer evolueert kan definitief de prullenbak in.

Delen





E-mail de redacteur