De koolmees kennen we allemaal. Maar nu hebben onderzoekers ook zijn genetische code ontrafeld. Daarmee willen ze achterhalen hoe dieren zich aan kunnen passen aan een veranderende planeet. Epigenetica – wat je op je genen erft in plaats van in – lijkt een opvallende rol te spelen in de evolutie van leren en het geheugen. En dan niet alleen bij vogels...
Maandag publiceerde een internationaal team onder leiding van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Wageningen University deze resultaten in Nature Communications.
Veranderende wereld
“Mensen zoals wij wachten hier al tientallen jaren op,” leggen onderzoekers Kees van Oers en Veronika Laine van het NIOO uit. Het genetisch materiaal van hun modelsoort de koolmees hebben ze nu helemaal in elkaar gepuzzeld tot een voorbeeld-genoom. Van één Nederlandse koolmees zijn alle stukjes DNA op de juiste plaats gezet. “Dit vormt een krachtig instrument voor alle ecologen en evolutie-onderzoekers.” Met zo’n complete genetische code kunnen onderzoekers kijken waar het aanpassingsvermogen van een dier vandaan komt. Hoe evolueren de eigenschappen van een dier, en hoeveel daarvan ligt al vast in zijn genen? Die kennis is nodig om te kunnen voorspellen hoe goed soorten zich aan kunnen passen aan een sterk veranderende wereld.
Slimme vogel
Nog 29 koolmezen uit heel Europa gaven daarna al hun genen (en de rest) prijs. Zo kon het onderzoeksteam delen in het genoom vinden waar sterk op geselecteerd is in de recente evolutie van deze zangvogel. In deze delen kwamen bovengemiddeld veel genen voor die gekoppeld zijn aan het leervermogen. En goed kunnen leren is heel belangrijk om je te kunnen aanpassen. “Koolmezen zijn geëvolueerd tot slimme dieren,” zegt Van Oers. “Erg slimme zelfs.” Als je kijkt naar het leren van nieuw gedrag, dan hoort de soort zelfs bij de top 3 van slimste vogels. De koolmees als innovator dus, en daarmee de perfecte kandidaat voor onderzoek naar de evolutie van leren, geheugen en andere cognitieve processen.
Cruciale correlatie
Maar met alleen de genen kom je er niet. Het gaat er ook om wat er op die genen zit, zoals methylgroepen bijvoorbeeld. Die extra ‘aanhangsels’ veranderen namelijk hoe de genen werken. Het zogenaamde methyloom valt onder het sterk opkomende onderzoeksveld van de epigenetica – 'epi' betekent op. Wat nu blijkt uit het eerste onderzoek met het voorbeeldgenoom en -methyloom van de koolmees, is dat in die delen met extra veel ‘leer-genen’ het patroon van methylgroepen op het DNA vast ligt. Je ziet dezelfde patronen zowel bij vogels als bij mensen en andere zoogdieren. “Je zou kunnen zeggen: hoe meer methyl, hoe meer evolutie.” De koolmees is al ruim 60 jaar een waardevolle modelsoort in de biologie. En dat blijft hij dus ook nog wel even... Het NIOO is met ruim 300 medewerkers en studenten een van de grootste onderzoeksinstituten van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). Het is gespecialiseerd in de ecologie van het water en het land. inds 2011 is het gevestigd in een innovatief en duurzaam onderzoekspand in Wageningen. De historie van het onderzoek gaat meer dan 60 jaar terug en loopt door ons hele land, en ver daarbuiten.
Voor meer informatie:
Senioronderzoeker dr. Kees van Oers, afdeling Dierecologie NIOO-KNAW, tel. 06-18048495, k.vanoers@nioo.knaw.nl
Eerste auteur dr. Veronika Laine, afdeling Dierecologie NIOO-KNAW, tel. 0317-473460, v.laine@nioo.knaw.nl (Engels en Fins)
Prof. dr. Martien A.M. Groenen, Leerstoelgroep Fokkerij en genetica Wageningen University, tel. 0317-483747, martien.groenen@wur.nl
Wetenschapsvoorlichter ir. Froukje Rienks, NIOO-KNAW, tel. 06-10487481 / 0317-473590, f.rienks@nioo.knaw.nl
Artikel: Evolutionary signals of selection on cognition from the great tit genome and methylome. Veronika N. Laine, Toni I. Gossmann, Kyle M. Schachtschneider, Colin J. Garroway, Ole Madsen, Koen J.F. Verhoeven, Victor de Jager, Hendrik-Jan Megens, Wesley C. Warren, Patrick Minx, Richard P.M.A. Crooijmans, Pádraic Corcoran, The Great Tit Hapmap Consortium, Ben C. Sheldon, Jon Slate, Kai Zeng, Kees van Oers, Marcel E. Visser & Martien A.M. Groenen.
Nature Communications, 25 januari 2016 online. http://www.nature.com/ncomms/2016/160125/ncomms10474/full/ncomms10474.html