Genomics bij planten

Onderzoeker:  Yves Van de Peer (UGent)

Yves Van de Peer gebruikt krachtige computers en uitgekiende algoritmen om wegwijs te geraken in de gigantisch grote hoeveelheid genetische informatie die vandaag de dag aanwezig is. Het aflezen van de genetische informatie van een volledig organisme gaat steeds sneller en wordt steeds goedkoper. De uitdaging is dus niet langer het bepalen van het genoom van een organisme, maar wel de interpretatie van al die gegevens. Van de Peer en zijn team gebruiken die informatie om inzicht te verwerven in specifieke biologische processen en in hoe organismen evolueren in de loop van de tijd. De verdubbeling van genen, chromosomen of complete genomen zijn een specifiek aandachtspunt.
 

Verdubbeling van DNA als drijvende kracht achter de evolutie van planten

Yves Van de Peer en zijn team hebben meegewerkt aan de ontrafeling van verschillende plantengenomen, gaande van kleine onkruidplantjes over tomaten en rijst tot bomen. Telkens opnieuw werden ze geconfronteerd met het feit dat in de loop van de geschiedenis van die planten een of meerdere keren hun volledige DNA verdubbeld was. Met behulp van diverse technieken zijn de onderzoekers erin geslaagd om het tijdstip van deze verdubbelingen te bepalen. Het viel de groep van Yves Van de Peer op dat de meest recente verdubbelingen bij alle planten ongeveer op hetzelfde moment plaatsvonden. Maar in termen van evolutie is ‘gelijktijdig’ relatief. Ze vonden plaats tussen 40 en 80 miljoen jaar geleden. Dit zette de bio-informatici ertoe aan om de datering te verfijnen. Dankzij hun expertise in vergelijkende genoomstudies en hun uitgebreid databestand realiseerden ze op basis van geijkte evolutiebomen een veel nauwkeurigere datering van de verdubbelingen. Hieruit bleek dat in alle onderzochte planten de meest recente genoomduplicatie zo’n 65 miljoen jaar geleden plaatsvond, dus samen met de massa-extinctie die het einde betekende van de dinosaurussen.
 

Een universeel mechanisme

Uit deze resultaten besluiten de VIB-vorsers dat planten met een genoomduplicatie blijkbaar het ‘best aangepast’ waren om te kunnen overleven in de drastisch gewijzigde omgeving. Normaal gezien zijn duplicaties van DNA eerder nadelig. Ze veroorzaken immers zeer uitgesproken eigenschappen die niet gewenst zijn in een ongewijzigde omgeving. Bij drastische wijzigingen kunnen net die eigenschappen ervoor zorgen dat het organisme beter aangepast is aan het nieuwe klimaat. Met eerder onderzoek had Yves Van de Peer ook al zeer oude genoomduplicaties blootgelegd bij vroege voorouders van de gewervelde dieren en de vissen. Toen toonde hij aan dat deze duplicaties waarschijnlijk cruciaal waren voor de ontwikkeling van de gewervelde dieren en dus ook van de mens. Genoomduplicatie is dus waarschijnlijk een universeel mechanisme dat er voor gezorgd heeft dat de rol van de gewervelde dieren en bloeiende planten op onze planeet veel groter geworden is.