Breinevolutie zorgde voor afwijking autismegenen

Beeld: Gerd Altmann/Pixabay

Een versnelde evolutie van interneuronen ligt mogelijk aan de basis van het voorkomen van autisme bij mensen.

Autisme ontstond mogelijk door evolutionaire aanpassingen van het menselijk brein. Demping van bepaalde genen die verband houden met autisme leverde onze voorouders fitnessvoordelen op, vermoeden twee neurobiologen van de Amerikaanse Stanford University (Molecular Biology and Evolution, 9 september). De aangepaste genexpressie bij mensen vinden de biologen in neuronen in laag 2 en 3 van de hersenschors.

Genexpressiepatronen
De Amerikanen waren in eerste instantie niet op zoek naar een verklaring voor het voorkomen van autisme bij mensen. Ze waren vooral benieuwd of genexpressiepatronen in talrijke celtypen meer geconserveerd zijn dan in minder talrijke celtypen. Redenatie: een verandering in talrijke celtypen heeft grotere gevolgen en zal dus minder vaak voorkomen. Dat blijkt over het algemeen inderdaad het geval, tonen de twee neurobiologen met een meta-analyse. Daarbij vergelijken ze genexpressiepatronen van verschillende hersenceltypen tussen verschillende diersoorten, in drie bestaande datasets. Over het algemeen blijken de genexpressiepatronen van celtypen met veel vertegenwoordigers in het brein, inderdaad meer overeenkomstig tussen verschillende diersoorten dan bij zeldzame celtypen het geval is.

Versnelde evolutie
Zogeheten interneuronen – ook wel schakelcellen genoemd – vormen een uitzondering op deze regel. Interneuronen aan de buitenkant van de hersenen, in laag 2 en 3, zijn enorm talrijk. Toch blijken ze bij mensen sterk afwijkende expressie te tonen ten opzichte van andere diersoorten. Dat duidt op versnelde evolutie van dit celtype bij mensen, claimen de onderzoekers. Tussen mensen onderling was de variabiliteit in genexpressie bij deze neuronen relatief laag.

Vervolgens bekeken de Amerikanen verschillende datasets van genen die mensen meer of minder tot expressie brengen dan chimpansees, en die gelinkt zijn aan bepaalde eigenschappen. Voor de versneld geëvolueerde interneuronen bleek vooral een lage expressie van autismegerelateerde genen opvallend bij mensen. Gorilla’s hadden bij deze genen een vergelijkbare expressie als chimpansees; mensen zijn de afwijkende factor.

Gorilla’s hadden bij deze genen een vergelijkbare expressie als chimpansees; mensen zijn de afwijkende factor

Data van organoïdenexperimenten bevestigen de verlaagde expressie van autismegenen bij mensen ten opzichte van chimpansees, en wijzen op selectie op deze genen bij mensen. Daarbij valt op dat álle autismegerelateerde genen een verlaagde expressie hebben. Mogelijk zijn deze genen onderdeel van een bredere groep waarop selectie plaatsvond en waar autismegerelateerde genen toevallig onder vallen. De verlaagde expressie zorgt er waarschijnlijk voor dat de ‘drempelwaarde’ voor autisme bij mensen gemakkelijker bereikt wordt dan bij chimpansees.

Voordeel
Over de reden waarom afwijkende expressie van autismegerelateerde genen ooit een evolutionair voordeel opleverde bij mensen, tasten de neurobiologen vooralsnog in het duister. Mogelijk zorgde de verlaagde expressie voor een vertraging van breinontwikkeling, speculeren ze, wat ervoor zorgt dat het menselijk brein langer doorontwikkelt na de geboorte. Een andere optie is dat de verlaagde expressie een compensatiemechanisme is om bijvoorbeeld de balans tussen remmende en exciterende neuronen in het brein te bewaren. Die balans was aan verandering onderhevig bij het gedurende de evolutie groter wordende menselijk brein.