netwerken

Door natuurlijke selectie verdwijnt een vorige vorm snel als een beter aangepaste ontstaat. Hierdoor commiteert een soort zich vaak aan een suboptimale oplossing, en mist daardoor de optimale.

Netwerkcompensatie (pleiotropie) kan dit voorkomen:

Het menselijk genoom heeft een sterk netwerk. Minder dan 20.000 genen maken samen meer dan 250.000 eiwitten (er zijn alleen al duizenden verschillende celreceptoren). Dit komt doordat één enzym talloze eiwitten kan aanpassen, zodat het aantal eindproducten door ieder enzym in theorie verdubbeld kan worden.

Maar zelfs één eiwit heeft vaak functies op heel verschillend gebied. Zo wordt het eiwit CREB (Cyclisch adenosinemonofosfaat Responselement Binder) zowel in de hersenen als in vetweefsel gebruikt: in de amygdala om herinneringen aan schrikwekkende gebeurtenissen op te slaan, en door vetcellen als signaalstof om cellen insulineresistent te maken. Dopamine, bekend als „belonings­hormoon” in het brein, activeert in het oog de oog­zenuw als het netvlies licht ontvangt.

Het eiwit BDNF (Brain-derived neurotrophic factor) heeft een schier eindeloze lijst van functies. Zo verzorgt het in de hersenen aanleg en onderhoud van zenuwcellen, maar in buik­vet het omzetten van wit vet inbruin vet.

Of neem serotonine. Dat is vooral bekend als neurotransmitter in de hersenen: een tekort daaraan kan leiden tot depressie. Daarnaast regelt het echter in de darmen de peristaltiek, èn werkt het in op de botten: enerzijds versnelt het bot­afbraak, en anderzijds remt het bot­vorming. De werking in het brein is door de bloed-breinbarrière gescheiden van die in de darmen, maar darmperistaltiek en botregulatie worden beide geregeld door de serotonine in de darm. (Daarmee lijkt een klein molecuul, LP533401, dat de serotonineproductie in de darmen onderdrukt en niet door de bloed-breinbarrière komt, geschikt als middel tegen osteoporose, daar het niet enkel de afbraak remt, maar ook voor herstel van al afgebroken botweefsel leidt. Wel heeft het bijwerkingen op de peristaltiek. Overigens hangt de overeenkomst tussen brein en darmen wellicht samen met het bestaan van ons enterisch brein, de half miljard hersencellen die zich rond de darmen bevinden, en die niet alleen onze spijsvertering, maar ook veel van onze emoties en daarbij behorende gedragingen regelen.)

Het kan nog ingewikkelder. Eerder schreven we dat de inactieve delen van het DNA zich aan de rand en de actieve delen zich in het midden van de celkern bevonden. De inactieve delen zijn compacter, want daar hoeft toch geen afleesmechanisme actief te zijn. Dit maakt de celkern tot een soort negatieve lens. Welnu, in de oog­staafjes van nachtdieren als de rat, de kat, de opossum, het hert of de fret is het precies omgekeerd: het compacte hetero­chromatine ligt midden in de kern, en het losse eu­chromatine langs de wand, zodat een positieve lens gevormd wordt die het weinige nachtlicht efficiënt op de lichtgevoelige pigmenten van het staafje projecteert. Blijkbaar wordt de slechtere afleesbaarheid van het DNA daarbij voor lief genomen, of er bestaat een nog onbekend mechanisme dat hiervoor compenseert.

Hier zien we dus dat het DNA zelf niet enkel een coderende functie heeft, maar ook als organel actief bijdraagt aan het gedrag van de cel. Bij RNA is dit zelfs vrij normaal: veel RNA-strengen hebben een enzymwerking.