Door Philip Cohen

IN HET geval dat het dichtst in de buurt komt van een menselijke maagdelijke geboorte die de moderne wetenschap ooit heeft geregistreerd, hebben Britse genetici vorige week het opmerkelijke geval beschreven van een jonge jongen wiens lichaam gedeeltelijk is afgeleid van een onbevruchte eicel. De ontdekking heeft een zeldzame blik geworpen op de controle van de menselijke ontwikkeling en de evolutionaire veranderingen die geslacht essentieel hebben gemaakt voor de voortplanting bij zoogdieren.

Parthenogenese – ontwikkeling van een onbevruchte vrouwelijke geslachtscel zonder enige mannelijke bijdrage – is een normale manier van leven voor sommige planten, insecten en zelfs hagedissen. Soms begint een onbevruchte eicel van een zoogdier zich te delen, maar deze groei komt meestal niet ver. Het zelfgeactiveerde “embryo” maakt rudimentaire botten en zenuwen aan, maar er zijn bepaalde weefsels, zoals skeletspieren, die het niet kan aanmaken, waardoor verdere ontwikkeling onmogelijk wordt. In plaats daarvan wordt het een soort goedaardige tumor die een ovariumteratoom wordt genoemd.

Waarom zoogdieren deze blokkades voor parthenogenese moeten hebben ontwikkeld, is omstreden (zie “Why genes have a gender”, New Scientist, 22 mei 1993), maar de blokkades betekenen dat geslacht noodzakelijk is voor de voortplanting en ontwikkeling van zoogdieren.

Nu hebben David Bonthron en zijn collega’s aan de Universiteit van Edinburgh aangetoond dat dit slechts gedeeltelijk waar is. In het nummer van Nature Genetics van deze maand (vol 11, p 164), beschrijven zij het geval van een driejarige jongen die zij FD noemen, die lichte leermoeilijkheden en asymmetrische gelaatstrekken heeft, maar voor het overige gezond lijkt.

De genetici realiseerden zich voor het eerst dat FD ongewoon was toen ze naar zijn witte bloedcellen keken. Omdat FD een jongen is, zouden zijn cellen allemaal een Y-chromosoom moeten hebben, dat het gen voor “mannelijkheid” bevat. Maar zijn cellen bevatten twee Xs, de chromosomale handtekening van een vrouwtje.

Occasioneel dragen chromosomale vrouwtjes één X-chromosoom met daarop een brok van het Y-chromosoom dat het mannelijkheidsgen bevat. Bonthron en zijn collega’s veronderstelden aanvankelijk dat FD een voorbeeld van dit syndroom was. Maar zelfs toen ze extreem gevoelige DNA-technologie gebruikten, waren ze niet in staat om enig Y-chromosoom materiaal te detecteren in FD’s witte bloedcellen.

De echte verrassing kwam toen de onderzoekers ontdekten dat de huid van de jongen genetisch verschilt van zijn bloed, met de huid die de normale X en Y chromosomen van een typische man bevat. Deze aanwijzing zette hen ertoe aan nader te kijken naar FD’s X-chromosomen. In een normaal vrouwtje bevat elke cel twee verschillende Xs, een van de vader en een van de moeder.

De onderzoekers onderzochten DNA-sequenties langs alle X-chromosomen in FD’s huid en bloed, en ontdekten dat de X-chromosomen in al zijn cellen identiek waren aan elkaar en volledig afkomstig waren van zijn moeder. Evenzo waren beide leden van elk van de 22 andere chromosomenparen in zijn bloed identiek en volledig afkomstig van de moeder.

Wat zou deze ongewone mix van genetica in één persoon kunnen verklaren? De onderzoekers geloven dat FD’s ontwikkeling begon toen een onbevruchte eicel zichzelf activeerde en zich begon te delen. Een spermacel bevruchtte vervolgens een van de cellen, en het mengsel van cellen begon zich te ontwikkelen als een normaal embryo. Deze samensmelting met een zaadcel moet al heel vroeg hebben plaatsgevonden, want zelfgeactiveerde eicellen verliezen al snel het vermogen om bevrucht te worden. Op een bepaald moment moeten de onbevruchte cellen hun DNA hebben verdubbeld, waardoor hun chromosomenaantal weer tot 46 is gestegen. Waar de onbevruchte cellen een ontwikkelingsblok raakten, denken de onderzoekers, compenseerden de bevruchte cellen en vulden dat weefsel op.

De onderzoekers zeggen dat het geval van FD aantoont dat wat voor blokkades er ook zijn voor succesvolle menselijke parthenogenese, onbevruchte cellen duidelijk niet altijd gehandicapt zijn. Deze cellen waren bijvoorbeeld in staat om een schijnbaar normale bloedsomloop voor FD te creëren.

Het geval van FD past ook in het onderzoek bij muizen, waar onderzoekers in staat zijn geweest om gedeeltelijk parthenogenetische dieren te creëren door in-vitrofertilisatie. Azim Surani, een geneticus aan de Universiteit van Cambridge, zegt dat zijn experimenten ook de huid hebben geïdentificeerd als een weefsel waarin parthenogenetische cellen gewoonlijk worden uitgesloten, vermoedelijk omdat ze moeite hebben zich te ontwikkelen. Hij zegt dat deze overeenkomsten suggereren dat de barrières voor ontwikkeling zonder vader al vroeg in de evolutie van zoogdieren werden ingesteld.

Experimenten met muizen hebben ook aangetoond dat parthenogenetische cellen langzamer groeien dan normale cellen en dat de twee in hetzelfde weefsel naast elkaar kunnen bestaan. Het aandeel van parthenogenetische cellen in een bepaald weefseltype kan ook in het hele lichaam variëren. De onderzoekers denken dat dit kan verklaren waarom het gezicht van FD enigszins asymmetrisch is, met kleinere gelaatstrekken aan de linkerkant. Bonthron merkt op dat één op de paar honderd mensen lichte asymmetrie heeft, en het is mogelijk dat sommige van deze mensen ook gedeeltelijk parthenogenetisch zouden kunnen zijn.

Niettemin gelooft Bonthron dat soortgelijke gevallen ongelooflijk zeldzaam zijn. Veel verschillende soorten verstoringen in de vroege ontwikkeling kunnen asymmetrie van het lichaam veroorzaken, en FD’s opmerkelijke genetica hing af van een zeer ongebruikelijke combinatie van omstandigheden die zich binnen een zeer korte tijdspanne voordeden. “Ik verwacht niet dat we ooit nog een andere zullen zien,” zegt Bonthron. (zie diagram)