Genen zijn hot. Je voedsel is genetisch aangepast, ouders willen de oogkleur van hun ongeboren kind bepalen en steeds meer ziekten kunnen vroegtijdig getest worden. Merel Kamp zal zich binnenkort over de ethische problemen van deze praktijken buigen, maar eerst legt onze huiswetenschapper Brankele Frank eens haarfijn hoe dat nou zit, genen, DNA en chromosomen.
Zou jij genetisch gemodificeerd voedsel eten? Misschien denk je van niet, omdat het zo chemisch en kunstmatig klinkt. Maar wat nou als dergelijk voedsel juist gezonder is? Of als er anti-allergie-aardbeien worden ontwikkeld, of rijst met veel meer voedingsstoffen waardoor slechts een handje ervan al Derde Wereld-magen kan vullen? Er is zelfs al een zalmsoort zo gemodificeerd dat hij twee keer zo snel groeit en dertig procent minder voedsel nodig heeft. In de toekomst kunnen dergelijke modificaties wellicht ook bij mensen toegepast worden, en nu al kunnen onze genen ons enorm veel vertellen over eventuele ziektes en eigenschappen. Maar voordat de ethische implicaties van dit soort genetische toepassingen besproken worden, laat ons bij het begin beginnen. Wat is een gen eigenlijk, in godesnaam?
Kinderen lijken op hun ouders. Ze hebben de oogkleur van hun vader of de mond van hun moeder, het temperament van beiden en de intelligentie van de melkboer. Hoewel sommige eigenschappen natuurlijk door de opvoeding kunnen worden overgedragen, is het lastig na de geboorte de oogkleur van je kind nog te doen veranderen. Er moet dus iets zijn dat de informatie van ouder op kind doorgeeft, waarbij de helft van de vader/melkboer en de helft van de moeder afkomstig is. Dit erfelijke materiaal is deoxyribonucleic acid (DNA), aanwezig in de kern van élke cel in je lichaam. En ook in elke dierlijke, plantaardige of bacteriële cel.
Sterrenkundige groottes
Als men praat over het ‘genoom’ bedoelt men gewoon het hele DNA van een organisme. Overigens zegt de grootte van het genoom niets over de eventuele cognitieve of fysieke capaciteiten van de eigenaar: waar het menselijk genoom bestaat uit 3,2 miljard ‘letters’, heeft dat van een amoebe er maar liefst 670 miljard. Zo’n onbenullig pantoffeldiertje heeft ruim tweehonderd keer meer DNA in een lijf dat bijna tweeduizend keer kleiner is. Size doesn’t always matter.
Als je al het DNA uit één menselijke celkern achter elkaar legt heb je een sliert van ongeveer twee meter lang. Met al het DNA uit je hele lichaam zou je de afstand tot de zon en terug wel 610 keer kunnen afleggen. Om deze astronomische hoeveelheden functioneel te houden wordt alles in de cel in rommelige kluwen gerold. In 1953 ontdekten Nobellaureaten James Watson en Francis Crick de structuur van DNA. Het zijn twee lintjes die als een wenteltrap om elkaar heen gewonden zijn; een ‘dubbelstrengse helix’. Maar hoe kan nou in die sliertjes, hoe lang ze ook zijn, alle erfelijke informatie van zo’n enorm complex organisme als de mens gegrift staan?
Boekdrukkunst
Laten we het DNA vergelijken met een boek, een behoorlijk dikke pil mogen we wel zeggen. Het boek telt 23 hoofdstukken met elk twee delen. Ieder hoofdstuk is een chromosoom, waarvan je er één van beide ouders hebt (de delen); 46 chromosomen in totaal. Elk hoofdstuk is opgedeeld in alinea’s: de genen. Elke alinea bestaat uit een spatieloze aaneenschakeling van letters die, afhankelijk van waar je begint met lezen, verschillende woorden kunnen vormen. Deze letters zijn de basiseenheden van het DNA. Er zijn er vier (A, C, T en G) en ze worden eindeloos herhaald. Men kan niet zeggen dat het een bijzonder stilistisch geschreven meesterwerk is, het is eerder nogal experimenteel.
Elke keer dat een cel zich deelt, moet dit massieve boekwerk exact gekopieerd worden om de nieuwe spruit van hetzelfde DNA te voorzien. Dit monnikenwerk wordt vergemakkelijkt door de simpele opbouw van het DNA. De ruim drie miljard letters vormen vaste paren (A-T en C-G), dus als er op de ene streng DNA een A staat, moet de tegenoverliggende streng een T hebben. Er is dus maar één streng nodig om te weten hoe het hele DNA eruit ziet.
Het erfelijke materiaal dient natuurlijk niet slechts ter overerving, het maakt dat cellen leven. De celkern is de CEO die zijn medewerkers langs laat komen om de orders over te laten schrijven uit het grote receptenboek. Wanneer de lettercombinaties van de genen gelezen worden, weet de cel precies welke eiwitten hij moet maken. Het DNA dirigeert dus de productie van eiwitten, die weer de bouwstoffen zijn van nagenoeg alles in het lichaam. De letters zijn de organische variant van de nulletjes en eentjes die onze computers laten werken. Ze kunnen in zoveel verschillende volgordes voorkomen dat elke opdracht ermee kan worden beschreven.
Illustratie: Gemma Pauwels
Blauwe of groene ogen
Genen zijn dus niets meer dan delen van chromosomen, die weer delen zijn van het DNA. Van elk gen heb je twee varianten, eentje geschreven in vaderlijke letters, en de andere in moederlijke. Maar beide letters beschrijven dezelfde eigenschappen, zoals bijvoorbeeld oogkleur. Hoe kan het dan dat je toch eindigt met één kleur ogen?
Juist omdat het DNA zo enorm omvangrijk is, moet het selectief zijn. Het kan onmogelijk constant alles tegelijkertijd oplezen; dat zou enorme chaos opleveren. Bovendien is die selectiviteit noodzakelijk voor de verschillende soorten cellen. In hersencellen moeten bepaalde eiwitten worden aangemaakt, waar een spiercel weer niets aan heeft, en vice versa. Er wordt daarom per celsoort minutieus bepaald wat er afgelezen moet worden en wat niet; wat er ‘tot expressie komt’. Waar de bladzijden van het boek aan elkaar geplakt moeten blijven en waar ze zorgvuldig door een voorleesmoeder gladgestreken worden. Zo gaat het ook met de oogkleurgenen: over het algemeen staat er één gen ‘aan’, en het andere ‘uit’, waardoor je de kleur ogen van slechts één van je ouders krijgt.
Doorstrepen en typexen
Je kunt je voorstellen dat als je precies weet waar de verschillende alinea’s beginnen, en met welke letters, je het Grote Boek wat kan gaan redigeren. Zo zou je bijvoorbeeld het gen ‘ATGACT…….AGCTAG’ op chromosoom 14 compleet door de war kunnen schoppen door wat letters toe te voegen of het in zijn geheel te verwijderen. Op die manier verander je de eiwitten die geproduceerd worden en modificeer je het organisme. Zo kan je er bijvoorbeeld voor zorgen dat de zalm meer groeihormonen aanmaakt (en dus sneller groeit), of een tomaat extra kleurstoffen aanmaakt (en dus uitermate rood is). Maar zo zou je ook het geslacht van je kind, zijn oogkleur, zijn immuunsysteem of (op nog erg lange termijn) zijn onverzadigbare liefde voor tinnen soldaatjes kunnen bepalen. Dat is het gebied dat eugenetica heet: het in elkaar zetten van een bouwpakket met de meest gunstige genen.
Als er tijdens het overschrijven van het DNA iets fout gaat en er een letter verkeerd in de nieuwe kopie terecht komt, heet dit een ‘mutatie’. Meestal worden mutaties vanzelf opgespoord en verbeterd, maar zelfs de beste redacteuren zien wel eens een spelfoutje over het hoofd. In dat geval kan een mutatie nauwelijks of heel erge gevolgen hebben, onder andere afhankelijk van waar in het gen het plaatsvindt. Een verkeerde letter kan de betekenis van het te lezen woord immers volledig veranderen.
Van een aantal ziektes en aandoeningen is precies bekend waar in het DNA de verkeerd geschreven passages staan. Dit maakt het mogelijk deze vroeg in het leven op te sporen met behulp van vruchtwaterpuncties en hielenprikken (zo zijn er bij het Downsyndroom drie versies van chromosoom 21). Voor veel andere ziektes bestaan er slechts risicofactoren: dat wil zeggen dat als je bepaalde lettervolgordes op bepaalde plekken in je DNA hebt, je een verhoogde kans op die ziekte hebt. De genetische kennis blijft echter enorm groeien, en de testmogelijkheden zijn legio. Deze mogelijkheden stellen ons voor heel wat reële ethische dilemma’s, waar een filosoof zich beter mee bezig kan houden.
-Binnenkort reageert filosofe Merel Kamp op dit artikel en stipt de ethische dilemma's van gentherapie aan.-
