Neurowetenschap: de erfelijkheid van kennis

juni 15, 2020
Er is onlangs een nieuwe studie gepubliceerd over de mogelijkheid om kennis te erven. De resultaten van het onderzoek hebben de Weismann-barrière in twijfel getrokken. Lees verder!

 

Een recente studie aan de Universiteit van Tel Aviv heeft een van de onderliggende principes van de biologie in twijfel getrokken: de Weismann-barrière. Deze studie is nog maar een eerste stap in het verdere onderzoek naar de erfelijkheid van kennis.

Een team onder leiding van Oded Rechavi, van de afdeling neurobiologie van de George S. Wise Faculty of Life Sciences, heeft samen met de Sagol School of Neuroscience een mechanisme in ons RNA ontdekt waarmee neurale reacties op de omgeving kunnen worden geërfd. Zo zou die aangeleerde reactie dan het gedrag van je kinderen beïnvloeden.

Het team publiceerde het experiment op 6 juni 2019. Ze voerden het experiment uit met Caenorhabditis elegans rondwormen. De onderzoekers waren in staat om aan te tonen dat de cellen in hun zenuwstelsel informatie kunnen doorgeven aan volgende generaties wormen.

Cellen in het lichaam

Germinale afstamming: de erfelijkheid van kennis?

Het lijkt erop dat dit RNA-reguleringsmechanisme het zenuwstelsel van levende wezens in staat zou stellen te communiceren met de kiembaan. Die lijn zou het gedrag van de volgende generaties van dat levende wezen beïnvloeden. Dit is een fascinerende nieuwe ontdekking.

Als dit onderzoek blijkt te kloppen, kan ons zenuwstelsel in principe een rol spelen bij wat onze nakomelingen weten. Die ontdekking zou dan compleet tegenstrijdig zijn aan de Weismannbarrière. Hoewel het een van de meest geaccepteerde biologische principes is, twijfelen veel deskundigen eraan.

De Weismannbarrière

Deze theorie stelt namelijk dat de eigenschappen die je erft zich binnen de cellen en de soma bevinden. Ook stelt het dat er geen manier is om ze door te geven aan toekomstige generaties. Volgens Weismann is dit de barrière die somatische cellen en kiemcellen (eicellen en zaadcellen) van elkaar onderscheidt.

August Weismann was een Duitse bioloog en geneticus. Hij presenteerde zijn bevindingen over erfelijke informatie, zoals kiemplasma-overerving, in een boek dat in 1892 werd gepubliceerd.

Volgens zijn theorie zouden veranderingen in het kiemplasma, veroorzaakt door je omgeving, alleen invloed hebben op de genen die je aan je kinderen doorgeeft als ze zich in het kiemplasma bevinden. Dit zou niet gebeuren als de veranderingen in de soma (het lichaam) van de cel plaatsvonden.

Sommige deskundigen hebben betoogd dat de somatische kiembaan niet op die manier werkt. Mensen hebben deze theorie echter vooral gebruikt als basis voor het verwerpen van het idee van erfelijkheid van de verworven eigenschappen.

Het recente onderzoek

Het recent gepubliceerde onderzoek heeft het de Weismannbarrière echter moeilijk gemaakt. De onderzoekers maakten gebruik van de meest geavanceerde systemen.

Om variaties op genen of gemuteerde allelen te creëren, gebruikten ze het CRISPR-Cas9 gen-bewerkingsmidel. Ze gebruikten ook calcium beeldvorming (GECI) en een gecodificeerde calciumindicator, GCaMP2.

Daarbij creëerden ze wormen die endo-siRNA produceerden en die alleen in hun neuronen afhankelijk waren van RDE-4. Het doel was om de overerfbare effecten van neuronaal snRNA (kleine nucleaire RNA) te begrijpen. Door calcium imaging waren ze in staat om neurale activiteit te observeren met optogenetische systemen.

RNA in het lichaam

Het overnemen van kennis: hoe werkt het?

Het onderzoek concludeerde dat het snRNA in onze neuronen, de genen in de kiembaan reguleert en het gedrag van toekomstige generaties kan beïnvloeden. Het mechanisme waar we het over hebben, zou de expressie van dat gen in de kiembaan voor meerdere generaties regelen.

In het bijzonder zou neurale RDE-4 de chemotaxis voor minstens drie generaties kunnen controleren. Het zou dit doen door middel van Argonaute HRDE-1, een stof die alleen in de kiembaan voorkomt.

De deur staat open voor meer onderzoek

Deze ontdekking stelt dat het mogelijk is dat cellen in het zenuwstelsel en in de kiembaan met elkaar kunnen communiceren. Dat maakt het voor ons mogelijk om de informatie of “kennis” die we hebben opgedaan over te nemen en door te geven aan volgende generaties. Er is dus sprake van erfelijkheid.

Dit onderzoek heeft ons begrip van het proces enorm veranderd. Het bevat ook enorme implicaties als het gaat om wat we weten over genetica, evolutie, epigenetica en het vermogen om intelligentie te erven.

Lev, I., Gingold, H., & Rechavi, O. (2019). H3K9me3 is required for inheritance of small RNAs that target a unique subset of newly evolved genes. eLife, 8, e40448. doi:10.7554/eLife.40448

Rosso, Cami (2019) New Neuroscience Discovery May Disrupt Biology. Study shows that nervous system cells can transmit information to progeny. Psychology Today

Easley, C. A., Simerly, C. R., & Schatten, G. (2014). Gamete derivation from embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells or somatic cell nuclear transfer-derived embryonic stem cells: state of the art. Reproduction, fertility, and development, 27(1), 89–92. doi:10.1071/RD14317