erfelijkheid

Duimzuigen is een uiting van het zuiginstinct. Bron: wikihow.com

Instinct: hoe erven instincten over?

Een erg goede vraag van lezer xplorr: hoe erft een instinct over? Aanleren doen dieren ze niet; ook zonder dat een volwassen individu aanwezig is, blijven de instincten behouden. Maar hoe komen deze instincten tot stand?

Hoe werkt erfelijkheid?
Alle informatie die van ouder op nakomeling wordt overgedragen, bestaat uit DNA. Instincten moeten dus op de een op andere manier via DNA worden overgedragen. Dit DNA wordt vertaald in eiwitten. Alle relevante informatie in DNA bestaat uit eiwitten, RNA-enzymen (ribozymen) of bestaat uit code die regelt wanneer welk gen wordt in- of uitgeschakeld. Dit laatste (98% van al het menselijke DNA) werd vroeger ‘junk DNA’ genoemd, maar nu, nu we weten dat het wel degelijk functioneel is, non-coding DNA. Er zijn, zo blijkt, dus meerdere mogelijkheden. Instincten worden dus door eiwitten overgedragen en/of via het non-coding DNA.

Duimzuigen is een uiting van het zuig instinct. Bron: wikihow.com
Duimzuigen is een uiting van het zuiginstinct. Bron: wikihow.com

Wat weten we van instincten en DNA?
Uitzoeken hoe instincten overerven is fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, waaraan maar weinig is te verdienen. Dit is de reden dat er maar weinig onderzoek naar is gedaan. Uit dit weinig onderzoek weten we alleen dat instincten inderdaad geheel genetisch worden overgedragen en dat een klein samenhangend cluster een bepaalde instinctieve gedraging bevat.

Wat we wel weten is dat DNA, zoals gezegd, op drie wijzen informatie kan overdragen. Direct, in de vorm van eiwitten; in de vorm van RNA-enzymen of stuurcodes (non-coding DNA) en in de vorm van gemethyleerde nucleotiden (DNA-bouwstenen). Daarmee wordt bedoeld, dat er aan de nucleotiden een klein atoomgroepje (methyl, -CH3) wordt gehangen, waardoor de DNA-transcriptases (DNA-lezende enzymen) ‘weten’: let op: sla dit stuk over. Dit is dus te vergelijken met het uitcommentariëren in tekst of programmeercode. De methylgroep is dus equivalent aan de // tekens voor het begin van een statement in Javascript en andere C-gebaseerde talen en ‘ (of REM, oude knarren) in Basic.

Dus instincten kunnen of alleen in de vorm van eiwitten worden overgedragen – niet erg waarschijnlijk -, in de vorm van methylering van nucleotides (ook hier: niet erg waarschijnlijk), of in de vorm van DNA-stuurcodes, of messenger RNA’s in het non-coding DNA. Een van die laatste twee, dus stuurcodes of RNA is denk ik verreweg de meest waarschijnlijke methode, in combinatie met eiwitten en methylering. De meeste genetici denken hier anders over en concentreren zich op de genen. Wat dat betreft zitten ze er, vermoed ik, behoorlijk naast. Genen (d.w.z. de eiwitten waarin genen worden vertaald) zijn bouwstenen; instincten zijn een manier waarop deze bouwstenen onderling samenhangen. Instincten kunnen dus niet in genen zitten; alleen in de manier waarop genexpressie wordt gecombineerd.

Hoe programmeer je een instinct in DNA?
Een bij ethologen (diergedragskundigen) bekend instinct is de moederbinding bij jonge vogels. Pas uitgekomen jonge eendjes die een groot voorwerp zien, bijvoorbeeld een rode ballon, gaan dit voorwerp achterna lopen. Zelfs als de eendjes daarna een echte moedereend zien, blijven ze de ballon, zoals in dit filmpje, een man, achterna lopen. Dit instinct bestaat dus uit het programma: wacht (bij eenden) 13-16 uur tot na het verlaten van het ei -> is er een groot bewegend voorwerp? ->Volg dit voorwerp voortaan. Hoe zou je dit programma in eiwitten kunnen vertalen, of in stuurcodes voor eiwitten? Dit instinct is helder omschreven, dus leent zich goed voor een intellectuele verkenning.

Cute Duckling Follows Man

Programmeren in DNA-taal
De hersenen van meer ontwikkelde dieren, zoals eenden, kennen een visuele cortex. Hierin worden visuele prikkels, zoals beweging, vormen en dergelijke, herkend. Het instinct moet dus een visuele prikkel verbinden met volggedrag. Genetica werkt als een soort bouwrecept. Dat wil zeggen: het organisme voert de instructies uit zoals die in het DNA van een bevruchte eicel staan. Hierdoor ontstaan bepaalde enzymen en prikkels, die weer leiden tot het uitschakelen van bepaalde genen en juist weer aanschakelen van bepaalde genen. Zit er een fout in deze reeks stappen, dan ontstaat een ontwikkelingsstoornis. Erfelijke ziekten, hoe afschuwelijk ze ook zijn voor de patiënten, vormen daarom een schatkamer van kennis over het ontwikkelingsproces. Hoe deze programmatuur precies werkt weten we nog niet, maar miljoenen genetici ontrafelen steeds meer van dit raadselachtige proces.

Hoe zou het coderen van instincten -kunnen- werken?
Wel durf ik een educated guess te doen hoe het instinctsysteem precies werkt. Uit diverse onderzoeken weten we dat genen aangeschakeld kunnen worden door bepaalde prikkels, zoals temperatuur, daglengte of een bepaalde concentratie van een chemische stof. In het geval van het ‘moederbindingsinstinct’ van jonge eendjes moet dit samenhangen met het uit het ei komen van de eend (overigens ook instinctief gedrag, en ook genetisch vastgelegd).
Vermoedelijk wordt het ‘vind-de-moeder gedrag’ getriggerd door lichtprikkels (dit moet geprobeerd worden); mogelijk het doormaken van een nacht. Er moet een biochemische ‘hook’ zijn met de visuele cortex en wel het deel dat beweging en grootte herkent. Dit zou een gedetailleerd bouwplan veronderstellen, vastgelegd in het non-coding DNA. Dit bepaalt dan niet alleen instincten, nee; de gehele constructie van een plant, dier, of mens. Inclusief visuele cortex, trigger en instincten. We kunnen dan echt letterlijk voor God spelen.

Kortom: heel, heel erg interessant. De bioloog die dit mechanisme opheldert, kan gegarandeerd zijn Nobelprijs ophalen en zal in één adem genoemd worden met Darwin en Crick. Ook kunnen we dan dieren naar believen programmeren met instincten die wij grappig vinden (bijvoorbeeld een kat die probeert te vliegen).

Xplorr, mijn complimenten voor je vraag.

Is de opmerkelijk levensechte rotskunst van Lascaux het werk van autisten?

‘Gekken hielpen de mensheid vooruit’

Laten we onze gekken koesteren. Vergeleken met andere diersoorten lijden er veel mensen aan geestelijke stoornissen. En dat is geen toeval volgens een geruchtmakende theorie. We zouden er ons doorslaande succes als soort wel eens aan te danken kunnen hebben.

Gekte heel normaal bij de mens
In de ontwikkelde landen heeft ongeveer één op de 25 mensen een ernstige geestelijke stoornis. Ongeveer de helft van ons zal gedurende ons leven een bepaalde vorm van geestelijke afwijking vertonen. Veel van deze afwijkingen, denk aan schizofrenie, autisme en manisch-depressiviteit zijn voor een deel erfelijk. Erg goed voor de overlevingskansen van je genen is het niet om, zeg, te geloven dat je stemmen hoort, de hele dag bezig zijn om steentjes te sorteren of om depressief in een hoekje te kruipen. Opmerkelijk genoeg blijven deze genen toch generatie op generatie terugkomen. Volgens sommigen omdat ze samenhangen met genialiteit – het spreekwoordelijke schemergebied tussen gek en geniaal. Archeologe Penny Spikins van de Britse University of York gaat verder. Ze gelooft dat geestesziekten als autisme nog steeds bestaan omdat ze in het verleden erg nuttig waren voor de mensheid en dat dit ook de reden is dat onze hominidensoort het als enige overleefd heeft.

Is de opmerkelijk levensechte rotskunst van Lascaux het werk van autisten?
Is de opmerkelijk levensechte rotskunst van Lascaux het werk van autisten?

Afwijkende manier van denken leidde tot culturele revolutie
Volgens Spikins zorgde de ontwikkeling van complexe emoties als medelijden, dankbaarheid en bewondering er voor, dat we afwijkende mensen leerden waarderen. Hierdoor werd de geestelijke variatie, de no̦sfeer, van de menselijke groep veel groter en kon de groep als geheel veel complexere problemen oplossen Рen nieuwe dingen bedenken. Door de unieke vaardigheden en eigenschappen uit te buiten die ongebruikelijke manieren van denken met zich meebrengen, werden de eerste mensen innovatiever en flexibeler, waardoor ze andere hominiden uiteindelijk overvleugelden, aldus haar.

Nu bevatten genen een soort genetische klok. Om genen heen ligt een groot stuk nc-DNA (‘niet-coderend DNA’), dat overerft met een gen. Elke generatie treden er wel ergens in het genoom kleine mutaties op. Daardoor ontstaat variatie in genen en kunnen we achterhalen wat de geschiedenis van de genen is geweest. Inderdaad blijken sommige genen die samenhangen met geestesziekten het opmerkelijk goed te doen, juist op het moment dat de menselijke maatschappij tot bloei kwam en nieuwe technologie ontwikkelde.

De geheimzinnige technologische sprong van honderdduizend jaar geleden
De voorlopers van de moderne mens, zoals Homo erectus en Homo habilis, gebruikten al ruim 2,6 miljoen jaar eenvoudig gereedschap. Honderdduizend jaar geleden gebeurde er iets opmerkelijks. Simpele jachtwerktuigen als speren en vuistbijlen werden plotseling opgevolgd door dodelijke wapens als atlatls (speerwerpers), pijl en boog, visharpoenen en vallen. Jagers konden nu prooien verschalken die ooit buiten bereik lagen – met overigens akelige gevolgen voor de mammoet en wolharige neushoorn, maar dat terzijde. Wat gaf mensen de voorsprong om deze massavernietigingswapens uit te vinden?

Autisten schuldig aan uitsterven mammoet – en het uitbeelden ervan
Volgens Spikins werd deze technische revolutie mogelijk door een grote tolerantie voor mensen met autistische eigenschappen. Alleen autisten konden volgens haar het geduld opbrengen om systematisch wapens te verbeteren en er urenlang aan te prutsen tot ze goed waren gebalanceerd. Andere hominiden, zoals de Neanderthaler, gebruikten primitief gereedschap en bereikte nooit het technische niveau van de moderne mens.

Deze periode wordt ook gekenmerkt door de explosie aan kunst. Zo zijn er uit deze periode opmerkelijk ingewikkelde halssnoeren en decoraties gevonden. Ook de gedetailleerde rotskunst van rond de 35 000 jaar geleden spreekt tot de verbeelding. De rotstekeningen van jachtdieren uit deze periode zijn opmerkelijk precies en anatomisch correct en hebben veel weg van de extreem precieze tekeningen die autistische ‘idiots savants’ maken. Spikins wijt ook dit aan de maatschappelijke tolerantie van autistische mensen die deze speciale vaardigheden hebben. Autistoïde mannen zijn weliswaar niet bijster sterk in het versieren van vrouwen, maar vergaren door hun technische vermogens al snel welvaart en vormen voor vrouwen een betrouwbare partner. In de meedogenloze tijd van toen was dat een groot voordeel.

De Griekse held Achilles zou anno 2011 wegens zijn nietsontziende moord- en wraaklust waarschijnlijk onder TBS zijn gesteld.
De Griekse held Achilles zou anno 2011 wegens zijn nietsontziende moord- en wraaklust waarschijnlijk onder TBS zijn gesteld.

‘Sjamanen leidden aan manisch-depressiviteit’
Eveneens in deze periode duiken de eerste bewijzen van religie en spiritualiteit op. Archeologen geloven dat sjamanen de meer mystieke en allegorische grotvoorstellingen schilderden. Volgen Spikins hebben ook zij een enorme invloed op de maatschappij gehad. Ze creëerden een geestelijke wereld en hielpen mensen samen te binden door een gemeenschappelijke religie. Bij moderne jager-verzamelaars zijn sjamanen doorgaans afwijkende en creatieve mensen die soms in trance gaan. Dingen die wij associëren met schizofrenie, zoals het horen van stemmen, zijn voor een sjamaan die met de geestenwereld in contact wilde komen uiteraard erg nuttig, denken veel antropologen. Ook nu nog is er een duidelijke link tussen schizofrenie en creativiteit. Sjamanen en vergelijkbare religieuze figuren hebben een hoge status in deze samenlevingen, waardoor ze vaak veel nakomelingen hebben.

Erfelijke geestesziekten extreem zeldzaam onder andere primaten
Klaus-Peter Lesch van de Universiteit van Würzburg in Duitsland en enkele collega’s bestudeerden het gen voor serotonine transporter eiwit, SERT. Mutaties in SERT worden gezien als veroorzaker van verschillende erfelijke stoornissen. Depressie komt vooral voor bij mensen met een of twee ‘korte’ versies van SERT. Mensen met twee ‘lange’ versies leiden nauwelijks aan zwartgallige stemmingen. Opmerkelijk genoeg komt de ‘korte’ versie maar in twee primaten voor: de mens en de resusaap (toevallig (?) ook de enige andere monogame aap).

Depressieve personen erg gevoelig
In een goede, stimulerende omgeving zijn mensen met aanleg voor depressie vak erg succesvol en erg goed in communiceren met anderen. Ook, vermoeden onderzoekers, leidt de ‘kortere’  versie van het gen tot meer variatie in gedrag, waardoor zowel resusaapjes als de mens een veel uitgebreider gebied kunnen bewonen dan andere primaten, die het bij één specifiek leefgebied houden. Uiteraard een enorm voordeel voor een soort als de mens die zichzelf explosief over de wereld uitbreidde. Inderdaad  evolueerde het gen voor SERT snel gedurende deze periode.

ADHD erg handig in een nomadenstam
Ook een ander gen, DRD4-7R, breidde zich snel uit in deze periode. Mensen met deze variant zitten boordevol energie en hebben een groot risico op ADHD. Extra energie is in bepaalde samenlevingen – krijgersvolken als de uiterst oorlogszuchtige laagland-Yamomamö in Brazilië bijvoorbeeld – erg nuttig. Het gen komt daar dan ook bij tachtig procent van de bevolking voor. Ook nomadenvolken hebben een hoog ADHD-gehalte in hun genenpool. In een nomadenstam is een hyperactief jongetje of meisje een gewaardeerde kracht. Hier is het een ettertje dat snel met Ritalin of een ander preparaat gedrogeerd wordt.

Genetische screening op gekte toch geen goed idee
Daarom denken veel onderzoekers ook dat het een onzalig idee is om deze genen uit de menselijke populatie te filteren. Hiermee zouden we wel eens de pit uit de mensheid kunnen halen en onszelf reduceren tot een karakterloze eenheidsworst, tot fantasieloze conservatieve braveriken die de hele dag door met een betekenisloze grijns op het gezicht rondlopen.

Bron:
‘Mental problems gave early humans an edge’- New Scientist