Uitgeverij Weegbree

Wat zijn genen

Een gen is een eenheid van erfelijk materiaal waarmee eigenschappen – zoals een bloedgroep – kunnen worden doorgegeven aan het nageslacht. Genen zijn stukjes van chromosomen die in iedere cel van levende organismen aanwezig zijn. Elk gen heeft zijn vaste plek op een chromosoom. Van een gen kunnen verschillende varianten bestaan, bijvoorbeeld een variant voor bloedgroep A en een andere voor B.

Chromosomen bestaan uit een dubbele spiraalvormige ‘ladder’ – een helix – van DNA. Het DNA bestaat slechts voor een klein deel uit genen, de rest wordt non-coding DNA of junk-DNA genoemd. Normale cellen hebben 23 paar chromosomen, dus 46 in totaal, maar geslachtscellen hebben er van elke chromosoom eentje. Als de geslachtscel van een vrouw samensmelt met die van een man, zijn er weer 23 paar chromosomen.

Alle genen samen vormen het genoom en regelen het functioneren van lichaamscellen – en daaruit voortvloeiend – het functioneren van het hele organisme. De mens heeft ongeveer 24.000 genen, iets meer dan bijvoorbeeld de chimpansee of de muis. Ook planten hebben genen, vele zelfs meer dan dieren, zo heeft tarwe maar liefst 100.000 genen meer dan de mens.

Wat doen genen

Genen maken aminozuren, wat de bouwstenen zijn voor eiwitten. Die eiwitten – ook wel proteïnen genoemd – zijn erg belangrijk voor het lichaam. Ze kunnen onder andere als enzymen functioneren – wat bijvoorbeeld belangrijk is voor de stofwisseling – maar ook als bouwstenen van de cellen, als brandstof, als transportsysteem voor andere stoffen binnen het lichaam en als boodschappers. Belangrijke boodschappers zijn hormonen en neurotransmitters. Die laatsten verzorgen de communicatie tussen hersencellen. 

De verschillende varianten van een gen maken verschillende aminozuren en daardoor ontstaat variatie in eigenschappen. Maar genen kunnen ook van elkaar verschillen in lengte, bijvoorbeeld omdat een bepaalde code verschillende keren achter elkaar herhaald wordt. Daardoor zal een lang gen meer van een bepaald aminozuur maken dan datzelfde gen in een kortere variatie bij iemand anders. Het aantal variaties in lengte is eindeloos en dat is de reden dat elk mens uniek is.

Wat doen genen

Het DNA in de cellen ligt niet als een lange streng uitgestrekt, maar het is op ingenieuze wijze opgevouwen. Sommige stukken liggen strak opgevouwen, andere wat losser. Denk maar aan een kluwen strak opgerold garen waar een los plukje uitstulpt. Alleen een gen dat bij zo’n losser stukje vrij ligt, kan aminozuren maken. Het DNA in een bloedcel ligt op een andere manier opgevouwen dan het DNA in een hersencel of een levercel en daardoor maken in elk celtype andere genen hun eigen aminozuren aan. 

Daarnaast kunnen vrijliggende genen worden aan- en uitgezet. Dit gebeurt onder andere door middel van het toevoegen van een methylgroep aan een molecuul van een gen. Dit wordt methylering genoemd, het gen wordt als het ware afgeplakt, zodat het geen aminozuren kan maken.

Het methyleren van genen gebeurt deels willekeurig en deels door veranderende (chemische) omstandigheden binnen de lichaamscel. Genen die stofjes produceren die ons wakker houden, kunnen o.a. door tijdelijke methyleringen worden uitgeschakeld. Dit zorgt weer voor andere reacties – waaronder ook weer methyleringen – in andere cellen die op hun beurt een heel scala aan reacties oproepen. Zo wordt het slaap-waakritme gereguleerd.

Ook voeding, omstandigheden en ervaringen kunnen leiden tot methyleringen. 

De meeste methyleringen zijn van korte duur, andere zijn langer aanwezig, sommige zelfs levenslang. Bepaalde methyleringspatronen kunnen worden doorgegeven aan het nageslacht.

Een experiment

In een onderzoekslaboratorium werd een mannetjesmuis een aantal keren blootgesteld aan een bepaalde geur, onmiddellijk gevolgd door een milde schok. Zoals verwacht, vertoonde de muis al snel schrikgedrag bij het waarnemen van de geur. Dat schrikgedrag bleef, ook als er geen schok volgde. De wetenschappers lieten de muis paren met een willekeurig vrouwtje, waarna het mannetje onmiddellijk werd weggehaald. De nakomelingen van deze beide muizen bleken vervolgens óók schrikgedrag te vertonen als ze de geur waarnamen en hun nageslacht ook weer. De eerste mannetjesmuis had zijn angst op zijn kinderen overgebracht zonder hen zelfs maar gezien te hebben. Dit kon omdat er onder invloed van een ervaring permanente methyleringen hadden plaatsgevonden en dit methyleringspatroon werd vervolgens doorgegeven aan het nageslacht.

Lang niet alle methyleringen worden op de nakomelingen overgebracht. De meeste methyleringen worden bij de vorming van de geslachtscellen gewist zodat het nageslacht met een schone lei beginnen kan. Maar sommige – meestal betekenisvolle – methyleringen kunnen wel worden doorgegeven.

Genen, karakter en ouder worden

Wij worden geboren met een bepaalde set genen. Genen die bepalen welke interesses we hebben, hoe verlegen of spontaan we zijn, hoe impulsief of bedachtzaam we zijn, enzovoort. Dit is onze genetische blauwdruk. Door levenservaring – waardoor methyleringen ontstaan – worden bepaalde karaktertrekjes en voorkeuren versterkt of onderdrukt. Als we jong zijn, gaat dit heel gemakkelijk; we zijn dan nog gemakkelijk te beïnvloeden en hierdoor zijn wij opvoedbaar. Naarmate we ouder worden, verandert dit. Bovendien kunnen methyleringen die in onze kindertijd en jeugd gevormd zijn, verdwijnen. Hierdoor keren we langzaam maar zeker weer terug naar onze oorspronkelijke blauwdruk. We kunnen dan ook het gevoel hebben dat we onszelf zijn kwijtgeraakt of dat we ons leven lang naar de verwachtingen van anderen hebben geleefd. Ook kunnen we ons ineens realiseren hoezeer wij uiteindelijk op onze vader of moeder zijn gaan lijken, soms meer dan ons lief is…

Chromosomen, ouder worden en sterven

Aan de uiteinden van chromosomen zit een soort staartje, een telomeer genaamd. In dit staartje zit een lusje, dat het einde van het chromosoom aangeeft. Bij elke celdeling wordt het DNA waaruit een chromosoom bestaat, gekopieerd. Het aantal chromosomen wordt zo verdubbeld en er ontstaat een nieuwe cel. Bij het kopiëren valt er telkens een klein stukje van het telomeer weg. Als het telomeer te kort wordt, kan het geen lusje meer vormen. Dit heeft als consequentie dat het DNA niet meer gekopieerd kan worden. De cel stopt met delen of gaat dood. Het aantal goed functionerende cellen neemt daardoor af: we worden oud en sterven.