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.
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.
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.
