Genetische Diversiteit, Immuunsysteem en Inteelt

Veel van onze aquariumvissen zijn het gevolg van inteelt. Zoals geweten kan inteelt erfelijke afwijkingen en ziektes teweegbrengen en kan tevens het immuniteitssysteem worden aangetast. Door het laatstgenoemde kunnen alle soorten uit uw aquarium zelf uitgeschakeld worden. Hoe komt dit nu. Waarom kan inteelt zulke gevolgen met zich meebrengen? Die vraag stelde ik me ook, waarna ik besloot me hier een klein beetje in te verdiepen. ’t Was vrij ingewikkeld voor een leek als ik in deze materie en in dit artikel tracht ik, hopelijk correct, neer te pennen wat ik heb verstaan uit hetgeen ik allemaal las. Hiervoor moeten we uiteraard eerst wat meer weten over de erfelijkheidsleer en de bestanddelen.

De Lichaamscel

Het kleinste deeltje waaruit ‘leven’ is opgebouwd betreft een LICHAAMSCEL (somatische cel). Levende cellen zijn in staat zicht te vermeerderen. In eerste instantie zal deze celdeling groei met zich meebrengen, doordat deze cellen zich steeds maar opsplitsen in twee identieke cellen. In een later stadium zal deze celdeling gebeuren vooor het herstel en instandhouding van dit levende wezen. Lichaamscellen zijn de bouwstenen van hetr lichaam.

De Celkern

Elke cel heeft een celkern. De inhoud hiervan is van groot belang bij het overerven van eigenschappen. Deze celkern bevat namelijk een hoop genen.

Het Gen – Het Allel

Een gen kan aanzien worden als een bepaalde factor die meedraagt in het bekomen van een bepaald kenmerk.

Van elk gen zijn meerdere uitvoeringen mogelijk die deze kenmerken beïnvloeden. Elke uitvoering wordt een allel genoemd. Als een individu voor een bepaald gen twee gelijke allelen heeft, dan noemt men dit gen homozygoot. Als het twee verschillende allelen heeft, noemt men het gen heterozygoot

Chromosomen

De genen zitten gerangschikt op een ketting. Deze ketting is een Chromosoom. Van elk chromosoom vindt men in dezelfde celkern een exacte kopie. De celkern bevat een aantal van deze chromosomenparen. (een paar bestaat voor 50% van de vader en 50%percent van de moeder overgeërfd).

Mutatie

Een mutatie is een plotselinge ontstane verandering van erfelijke aanleg. Deze ontstaat door kopieerfoutjes bij de aanmaak van nieuw erfelijk materiaal. Bij deze kopieerfoutjes wordt dus de werking van een bepaald gen gewijzigd of uitgeschakeld waardoor er veranderingen (wel of niet zichtbaar) optreden.

Veel mutaties zijn “neutraal”. Dit betekent dat als deze wordt meegegeven door één of door beide ouders, we daar dan nauwelijks iets van merken. Deze mutante genen kunnen in een populatie aanwezig blijven zonder dat dit gezondheids- of welzijnsgevolgen met zich meebrengt en dragen bij bij de genetische variatie binnen een soort.

Andere mutaties kunnen echter tot zulke ernstige storingen leiden dat de kans bestaat dat deze spontaan weer verdwijnt, doordat de drager hiervan sterft nog voordat deze aan voortplanten is toegekomen of doordat deze steriel is. Dit noemt men letale afwijkingen, die worden uitgeschakeld door natuurlijke selectie.

Er kunnen echter ook nog mutante genen optreden die blijven voortbestaan ondanks dat ze nadelen opleveren voor het functioneren van de dieren die deze bezitten. Deze mutatie brengt dan bvb. Pijn, last en ongemak met zich mee voor deze dieren, doch niet in deze mate dat ze eraan tenonder gaan of zich niet mee kunnen voortplanten. In natuurlijke populaties komen deze afwijkingen in lage percentages voor.

De Celdeling

De wijze waarop de geslachtscel en de lichaamscel zich delen verschilt, maar over de preciese wijze waarop gaan we het hier niet hebben.

Wat we moeten weten is dat een geslachtscel dezelfde genenparen draagt als een lichaamscel, door deze celdeling bekomen we dan een zaad- of eicel met precies de helft van deze paren. Deze cel heeft dus geen chromosomenparen meer, maar een enkelvoudig chromosoomgarnituur.

De Bevruchting

Bij de bevruchting gaan de zaadcel en de eicel samenvloeien. Waardoor wij een kiemcel krijgen die opnieuw hetzelfde aantal chromosomen bezitten als oorspronkelijk. Deze kiemcel is dan de allereerste lichaamscel voor het nieuwe leven. (50%chromosomen van de moeder en 50% van de vader)

Genetische diversiteit

In het genetisch materiaal van een populatie/soort bestaan er verschillen (variatie).

Door deze variatie komen er binnen een soort verschillen voor, waardoor ieder individu uniek is.

Er zijn twee manieren waarop genetische variatie kan ontstaan. De eerste variatie ontstaat bij geslachtelijke voortplanting waarbij het genetisch materiaal van twee ouders gecombineerd wordt en waardoor het genetisch materiaal van het kind slechts voor de helft van elke ouder is overgenomen. De totale combinatie van het genetisch materiaal van het nageslacht verschilt hierin dus van deze van zijn ouders. Hoe meer verschillende allelen (genuitvoeringen) aanwezig zijn in deze populatie, hoe groter het aantal mogelijke combinaties in deze populatie.

Een tweede variatie onstaat door de eerder genoemde mutaties. Er wordt van uitgegaan dat de meeste van deze mutaties neutrale betreffen. Sommige kunnen zelfs een positieve invloed hebben op de overlevingskansen. Naar schatting zou zulks een mutatie per genoom één keer per 300 generaties voorkomen.

Deze genetische variatie leidt ertoe dat binnen een bepaalde soort en populatie verschillende versies voorkomen van een bepaalde eigenschap (verschil in kleur, grootte, …)

In de evolutieleer wordt algemeen aanvaard dat populaties met meer genetische variatie grotere kans hebben om te overleven. Individuën met de meest voordelige eigenschappen hebben de meeste kans op overleven, waardoor dit individu de meeste kans heeft om zich voort te planten. Dit genetisch materiaal heeft daarom een hogere kans doorgegeven te worden aan de volgende generatie, waardoor uiteindelijk de hele populatie over deze eigenschap kan beschikken en het minst voordelige het minste kans maakt om doorgegeven te worden. Deze genetische variatie kan uiteindelijk zelfs leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe soort.

Duidelijke voorbeelden kunnen we vinden bij veel cichlidensoorten, die volgens het biotoop waarin ze leven kunnen verschillen. Kijk maar eens naar Herichthys labridens, die zich in de verschillende biotopen totaal andere kleuren hebben en waarbij de Media-Luna variant, in tegenstelling tot de andere varianten is geëvolueerd tot slakkeneter met o.a. een sterkere keelkaakspieren, aangepaste keelkaaktanden en aangepast verteringsstelsel tot gevolg. Al deze varianten raakten dus op zeker ogenblik van mekaar geïsoleerd, waardoor ze elk een verschillende leefomgeving hadden andere voedselaanbod, e.d., waardoor de vissen met de beste kenmerken voor deze omgeving de meeste kans hadden om te overleven en zich voort te planten, met een enorme variatie in deze soort tot gevolg.

Het immuunsysteem.

A. MHC:

Als miljarden cellen dienen samen te werken in een lichaam moeten zij uiteraard mekaar herkeenen als zijne deel uitmakend van èèn en dezelfde eenheid. Hierdoor zullen vreemde cellen die o.a. ziekten of schade aan het lichaam kunnen veroorzaken tevens herkend worden als indringers en kunnen deze worden bestreden. Hiervoor heeft elke cel een identiteitskaart nodig. De code van deze identieitskaart zou zo weining mogelijk mogen verschillen tussen cellen uit hetzelfde lichaam, maar tevens zo uniek mogelijk moeten zijn. Hiervoor heeft de natuur ene speciaal stel genen gecreëerd die men MHC noemt (Major Histocompatibility Complex). Deze genen vormen samen deze unieke identiteitscode die door elke cel in het lichaam gedragen wordt. Deze genen vormen de basisi van het immuunsysteem en vormen tevens een belangrijke rol bij de voortplanting.

De genen van het MHC maken speciale eiwitten aan op het oppervlak van de cel. Het is de combinatie van deze eiwitten die de unieke idenitteitscode vormen. Eén en dezelfde code voor elke cel van één individu. Alle cellen die een andere code dragen worden dan aangevallen door afweercellen (of moordcellen). Deze moordcellen zijn voortdurtend in beweging op zoek naar cellen met een andere identiteitscode, die dan zullen worden gedood eenmaal ze worden gevonden. De combinatie van deze afweercellen en de MHC-eiwitten vormt één van de belangrijkste afweermechanismen tegen een aanval van pathogene cellen.

Pathogene cellen zullen steeds proberen om de identiteitscode na te maken, om een aanval van afweercellen te vermijden, door te doen geloven dat zij deel uitmaken van het lichaam. Hierdoor is het dus duidelijk dat hoe unieker een identiteitscode van de cellen van een individu is, hoe meer deze beschermd is tegen ziekten. Indien de pathogene cellen er namelijk in slagen een identiteitscode na te maken kunnen deze zich niet makkelijk verspreiden van het ene individu naar het andere, vermits elk individu een andere code meedraagt en zij dan opnieuw ontdekt worden door de moordcellencellen van deze andere individuen.

Genetische geursignalen: Om een gevaarlijke vermindering van genetische diversiteit in het MHC-systeem tegen te gaan heeft de natuur een bijzondere bescherming ontworpen. De genen van het MHC-systeem nemen deel aan het aanmaken van geurstoffen die feromonen worden genoemd. Dit zijn belangrijke sexuele boodschappers die het mogelijk maakt dat een individu deels de MHC-structuur van een mogelijke partner te identificeren, om te voorkomen dat er wordt gepaard met bvb. een naast familielid die teveel dezelfde genen in z’n MHC-systeeml heeft. Hierdoor vormt de samenhandg van feromonen en de MHC-genen een bescherming voor de genetische diverisiteit vna het immuunsysteem.

Deze bescherming is echter enkel doetreffend als er genoeg geschikte partners aanwezig zijn en er vrije keuze is hierin. Als deze er niet zijn, kan er uiteraard worden gekozen om toch met nauw verwante leden te paren. Minder levensvatbare nakomelingen zijn nog altijd beter dan geen nakomelingen.

B. De afweercellen:

Als de afweercellen in actie moeten treden, gaan ze hiervoor bepaalde eiwitten aanmaken die dan de vreemde cel doodt. Voor iedere soort infectie of ziekte waaraan een organisme blootgesteld zou kunnen worden wordt er een ander soort eiwit aangemaakt, die doeltreffend zou moeten zijn tegen deze aanvaller. Dit betekent dat er enorm veel soorten genen aanwezig zouden moeten zijn, elk met een specifiek antilichaam. Op de chromosomen is er echter niet genoeg plaats aanwezig om deze allemaal te plaatsen. Hierop hebben de cellen van het immuunsysteem iets gevonden. In plaats van complete antiftofgenen hebben ze een heleboel verschillende stukjes gen die aan elkaar kunnen geplakt worden om het juiste gen te fabriceren, doeltreffend om een bepaalde infectie aan te pakken. Elk van deze stukjes gen zijn ieder op zich een noodzakelijk deeltje voor duizenden mogelijke antistoffen die zouden moeten kunnen aangemaakt worden. Deze deeltjes gen liggen verspreid over beide chromosomen, waardoor beide chromosomen niet dezelfde stukjes dragen.

Inteelt.

Eén van de grootste gevolgen is een vermindering van de doeltreffendheid van het immuunsysteem.

Inteelt geeft als gevolg dat de genetische diversiteit wordt verkleind, doordat genen van dezelfde oorsprong vermenigvuldigd worden. Door deze vermenigvuldiging gaan tevens het aantal genen met een andere blauwdruk voor eiwitproductie verminderen en zal de variatie in het MHC-systeem tevens verminderen. Hoe minder eiwitsoorten als basis, hoe minder uniek de identiteitscode en hoe makkelijker deze na te maken is door de pathogene cellen. Hierdoor is een individu vatbaarder voor besmettelijke ziekten, en dit kan de reden zijn dat bvb. een hele soort uit uw aquarium komt te overlijden aan een bepaalde ziekte. Indien elk individu van deze soort nageslacht is van dezelfde inteelt volstaat het dat één van hen de ziekte krijgt, waarna de pathogene cellen, die zijn identiteitscode hebben nagemaakt de anderen meteen kunnen aanvallen, daar zij dezelfde code bezitten.

Zoals eerder besproken worden antistofgenen opgebouwd uit een heel deel verschillende stukjes gen is elk van deze stukjes een noodzakelijk deeltje voor het aanmaken van duizenden mogelijke antistofsoorten. Tevens zag men dat deze stukjes gen over beide chromosomen verpsreild liggen, waardoor deze chromosomen dus niet dezelfde genenstukjes dragen.

Als we nu 2 verwante individuen, waarvan deze chromosomen aan mekaar gelijk zijn, zal kruisen, gaat dit nageslacht een homoloog chromosomenpaar bezitten. Hierdoor vermindert het aantal mogelijke aan te maken antistofgenen onmiddellijk met de helft ten aanzien van deze van de ouders.

Als er nu verder aan inteelt wordt gedaan, gaan we dus 2 homologe chromosomen kruisen. Hierbij gaan er opnieuw stukjes gen verloren door crossing-over. Crossing-over is eigenlijk een systeem die door de natuur werd bedacht om een grotere genetische variatie te laten ontstaan door het maken van nieuwe combinaties. Bij het kruisen van homologe chromosomen gaan hierbij gekruiste stukken afbreken en in het verkeerde chromosoom terug worden geplakt. Hierdoor gaan bij afweercellen enkele genstukjes niet gebruikt worden, waardoor het aantal verschillende genstukjes vermindert (minder dan bij de eerste inteeltgeneratie, maar toch nog vrij veel) en hiermee gepaarde gaand ook het aantal mogelijk aan te maken antistofgenen, waardoor de immuniteit nogmaals vermindert. Hetzelfde doet zich dan opnieuw voor bij de volgende inteelt....enz.....

Ribbens Pascal, a.k.a. "Loneridertje" op het amazoona-forum.