Wetenschappers slaan twaalf fruitvliegen in één klap

De fruitvlieg was al het best bestudeerde beest ooit. Hij is nu ook het eerste dier waarvan we meer genomen kennen.Door Ben van Raaij..

Erg aantrekkelijk kun je ze moeilijk noemen. Een klein, meestal bruin lijf, een harige kop met rode ogen. En dan hebben ze ook nog een onsmakelijke voorkeur voor wegrottend fruit. Toch is het fruitvliegje Drosophila melanogaster al meer dan een eeuw een ware lieveling van de wetenschap.

De reden is simpel, schrijft Jim Endersby in A Guinea Pig’s History of Biology: de fruitvlieg (ook wel bananenvlieg genoemd) is gemáákt voor het lab. Hij is het talrijkst in het najaar, als het fruit rijp is en het academisch jaar begint. Hij leeft kort en produceert om de paar wekene een nieuwe generatie nakomelingen. Hij is makkelijk genetisch te manipuleren en goedkoop te houden, desnoods in een melkfles op een oude bananenschil.

De eerste die dat ontdekte, was de Amerikaanse erfelijkheidsonderzoeker Thomas Morgan Hunt. Hij begon de beestjes begin 20ste eeuw op grote schaal te kweken in de legendarische ‘Fly Room’ van Columbia University in New York, waar hij ze mishandelde met chemicaliën en bestraling. Zo wist hij gemuteerde stammen te kweken – met rode en witte ogen, met en zonder vleugels – die voor het eerst duidelijk maakten hoe chromosomen en genen in elkaar zaten.

De status van D. melanogaster als een van de belangrijkste proefdieren voor erfelijkheidsonderzoek werd in 2000 bekrachtigd met de ontcijfering van zijn genetische blauwdruk – als tweede ongewervelde, na de worm C. elegans, een ander populair modelorganisme. De vlieg bleek 13 duizend genen te hebben, op vier chromosomen. Later volgde het genoom van een tweede vlieg, D. pseudoobscura.

Wie denkt dat we nu dus wel alles weten van de fruitvlieg, heeft het mis, blijkt uit een achttal artikelen in Nature van 8 november. Het internationale ‘Vliegenconsortium’ (gevormd door honderden genetici van meer dan honderd instellingen uit zestien landen) meldt daarin de blauwdrukken van nóg eens tien soorten fruitvlieg te hebben ontcijferd – het totaal dus op twaalf brengend – en die dna-pakketten vervolgens onderling te hebben vergeleken.

Dat blijkt verrassend veel op te leveren. Door heel gericht te kijken naar gebiedjes waar de natuurlijke selectie erg actief lijkt te zijn geweest (de zogenaamde ‘evolutionaire vingerafdrukken’) zijn bijna 1200 coderende stukjes dna gevonden die in de blauwdruk van D. melanogaster over het hoofd waren gezien, overeenkomend met circa 150 nieuwe genen. Plus nog duizenden andere functionele stukjes dna bij de elf andere vliegen.

Een uiterst zinvol mega-project, vindt dr. Lee Fradkin van Leids Universitair Medisch Centrum, die zelf neurobiologisch onderzoek doet aan (transgene) fruitvliegen. ‘De fruitvlieg is van groot medisch belang. Hoewel de voorouders van mens en vlieg al 600 tot 800 miljoen jaar geleden uiteen zijn gegaan, hebben we nog veel genen en eiwitten gemeen. Zo’n 70 procent van alle genen die, als ze niet correct functioneren, bij de mens aangeboren afwijkingen veroorzaken, vind je terug bij de vlieg.’ De functionele onderdelen of domeinen van die eiwitten zijn echter erg lastig op te sporen. Daarvoor verschillen de genomen van mens en vlieg toch te veel. ‘Door die twaalf verwante vliegensoorten te vergelijken, kom je die domeinen veel makkelijker op het spoor.’

De vuistregel is: wat belangrijk is in een eiwit en dus een gen, wordt in de evolutie bewaard. Wat behouden is in een genoom, is blijkbaar belangrijk, zegt Fradkin. ‘Als je een bepaalde dna-reeks in al die soorten fruitvliegen tegenkomt, mag je aannemen dat die een functie vervult en dus waarschijnlijk een gen is. Dat moet je daarna nog wel experimenteel bewijzen.’

Dat laatste kan sinds een jaar of drie, vier makkelijker dan vroeger, aldus Fradkin. In navolging van de beroemde knock out-muizen (onlangs goed voor de Nobelprijs), kunnen nu ook bij fruitvliegen heel specifiek genen worden aan- en uitgezet. ‘Vroeger hadden we alleen een grove methode waarbij vooral geluk kwam kijken. Nu kunnen we elk gen vervangen en uittesten dat we willen.’ Een voordeel is dat je bij fruitvlieg-genen heel goed kunt controleren of ze aan staan. Nieuwe imaging-technieken laten dan in de cel fraaie wolkjes chromatine (chromosome puffs) zien, toont een artikel in Nature.

Fradkin hoopt dat een vergelijkende analyse van de twaalf vliegen-genomen klaarheid oplevert over de functionele domeinen van het dystrophine-eiwit, dat zowel bij mens en fruitvlieg voorkomt en als het stuk is Duchenne-spierdystrofie veroorzaakt. ‘Dat eiwit zorgt voor de stevigheid en flexibiliteit van de spiercelwand, maar hoe het werkt en waarom een mutatie zo’n schade veroorzaakt, weten we niet. Het betret een lang eiwit en een groot gen, eerder een cluster van een stel genen. Vergelijking van de verschillende vliegensequenties kan mogelijk uitsluitsel bieden.’

Genetisch onderzoek aan de fruitvlieg kan in elk geval op een breed terrein van pas komen, tont het overzicht in Nature. Zo verklappen de genen van de fruitvlieg hoe organismen erin slagen hun ‘binnenmilieu’ stabiel te houden, hoe ze de vorm en grootte van hun lichaamsdelen regelen en hoe genen leiden tot gedrag. Dat laatste kan heel direct zijn: simpele mutaties, werd al in de jaren zestig aangetoond, leveren fruitvliegen op met slapeloosheid, leerproblemen en zelfs homoseksueel gedrag.

Voorlopig zijn wetenschappers dus allerminst uitgekeken op de fruitvlieg, beaamt Fradkin. Maar ja, hij is dan ook een echte Droso-philist, een ‘Vliegenman’. ‘Wij Vliegenmensen hebben nog nét geen geheime handdruk, maar we zijn trots op onze lange geschiedenis en onze Nobelprijzen en veel meer bij elkaar betrokken dan bijvoorbeeld de Muizenmensen. We hebben nog steeds een internationale jaarvergadering, de Drosophila Research Conference. Die dekt alles. Terwijl de andere wetenschappen steeds eenkenniger worden, vinden Vliegenmensen elkaars onderzoek nog steeds interessant. Dat is onze grote kracht’, aldus Fradkin.

Meer over