Evolutie in ons dagelijks leven

Arjan de Visser weet met experimenten ‘evolutie te betrappen terwijl zij plaatsvindt’. Daarmee buigt hij de interesse voor evolutie als beschrijvende wetenschap die speculeert over het verleden om, naar een experimentele wetenschap die de toekomst voorspelt.

In zijn inaugurele rede ‘Evolutie in actie – van verklaren naar voorspellen’ schetst de Wageningse hoogleraar de tien belangrijkste doodsoorzaken van de mens. “Bij drie daarvan speelt evolutie een essentiële rol,” zegt hij. “Bij infectieziekten zoals diarree, aids, tuberculose en het recente zika, kunnen de parasieten (bacteriën en virussen) snel hun eigenschappen veranderen.”

De ontdekking van antibiotica in 1928 bracht enkele van deze ziekten snel onder controle, althans, totdat de belagende bacteriën niet langer voor antibiotica gevoelig bleken. De grote aantallen in een populatie, alsmede de snelle generatiewisseling, maakt dat bacteriën, schimmels en virussen zich genetisch razendsnel kunnen aanpassen aan onze natuurlijke afweer en medicijnen.

Een soortgelijk proces van kortetermijnevolutie, van ‘evolutie in actie’ dus, doet zich voor bij kanker, waarbij door versnelde deling van de kankercellen, de kans op verdere veranderingen toeneemt en zo verspreiding door het lichaam en ongevoeligheid tegen chemotherapie teweeg kan brengen.

Voorspelbaarheid van evolutie

Evolutie houdt zich aan zekere regels. Dat betekent dat evolutie niet een willekeurige uitkomst heeft, maar soms dezelfde oplossing wordt gevonden, zoals blijkt uit de onafhankelijke, maar vrijwel identieke ontwikkeling van het oog bij vertebraten, zoals de mens, en bij de octopus. Kennelijk zijn niet alle mogelijke uitkomsten van evolutie even relevant en concentreren ontwikkelingen zich in een bepaalde richting. Met de methode van experimentele evolutie van de Amerikaanse hoogleraar prof. Richard Lenski, die bacteriepopulaties jarenlang in een reageerbuis laat evolueren, is de herhaalbaarheid van evolutie onderzocht onder gecontroleerde omstandigheden. “En als evolutie zich herhaalt is deze mogelijk ook voorspelbaar”, zegt prof. De Visser, “omdat natuurlijke selectie evolutie stuurt.”

Elke stap in de evolutie moet een levensvatbare nakomeling tot gevolg hebben, anders stopt de ontwikkeling. Dat beperkt het aantal mogelijkheden enorm. Maar hoe kiest evolutie de weg naar de beste ‘fitness’? Het blijkt dat in kleine populaties het toeval van groter belang is, terwijl in grote populaties verschillende gunstige mutaties met elkaar concurreren. Omdat mutaties met een groot voordeel vaker winnen zullen grote populaties vaak dezelfde mutaties selecteren en daarmee voorspelbaarder zijn in hun evolutie. Echter, de mutaties in een kleine populaties leiden soms wel tot een betere aanpassing (een hogere fitness) van de populatie, omdat meer verschillende mutaties worden gebruikt en zo een breder spectrum aan mogelijkheden worden verkend.

Hoe deze inzichten leiden tot de het tegengaan van infectieziekten en kanker is nog een open vraag. “Wetenschap gaat vooruit met horten en stoten, zoals blijkt uit de ontdekking van antibioticum”, zegt prof. De Visser. “Maar de eerste schreden zijn inmiddels gezet bij het voorspellen van de kortetermijnevolutie van het griepvirus, zodat vaccins tegen toekomstige uitbraken nu kunnen worden voorbereid.”