Wen-Juan Ma ontvangt ERC Starting Grant om de opmerkelijke diversiteit en evolutie van geslachtschromosomen te ontrafelen

Uw onderzoek richt zich op wat het geslacht van levende organismen bepaalt. Waar komt die nieuwsgierigheid vandaan? 
Wen-Juan Ma: “Tijdens mijn studies ontdekte ik op een bepaald moment dat geslacht bij levende organismen niet altijd op dezelfde manier wordt bepaald als bij mensen – namelijk door twee verschillende sets chromosomen. Dat vond ik enorm intrigerend, en ik wilde begrijpen waarom dat zo is. Waar komt die diversiteit in de natuur vandaan? Mijn labo, Evolutionary Genomics of Sex, combineert een brede waaier aan onderzoeksmethoden om antwoorden op die vragen te vinden. Soms betekent dat veldwerk en ecologische experimenten, maar het omvat ook kruisingsproeven in het lab, onderzoek op moleculair niveau, het manipuleren van specifieke genen, en vergelijkende en functionele genomica.” 

Als geslacht bij andere soorten niet door X- en Y‑chromosomen wordt bepaald, hoe werkt het dan wel? 
“In mensen bepaalt de aanwezigheid van één chromosoom – het Y‑chromosoom – het mannelijke geslacht. Bij vogels werkt het net andersom: daar duidt een ander chromosoom, het W‑chromosoom, erop dat een individu vrouwelijk is. Bij veel andere soorten ligt het nog complexer. Ook het omwisselen van geslachtschromosomen komt voor. Bij zoogdieren is dat proces – waarbij een geslachtschromosoom plots verschijnt of verdwijnt – extreem zeldzaam. Hormoonbehandelingen kunnen iemand uiteraard helpen te transitioneren qua gender, maar dat is iets volledig anders: het genetisch materiaal zelf verandert daardoor niet. Bij vogels komt het eveneens nauwelijks voor. Maar bij amfibieën, veel vissen en reptielen, sommige insecten en bloeiende planten gebeurt dat omwisselen juist heel frequent.” 

"Geslachtsomkeringen helpen om geslachtschromosomen ‘voor altijd jong’ te houden"

Wat is het evolutionaire voordeel van dit fenomeen?
“Voor geslachtsomkeringen hebben we empirisch bewijs dat ze helpen om geslachtschromosomen ‘voor altijd jong’ te houden, door te voorkomen dat de soort degenereert, zoals bij zoogdieren en vogels wel het geval is. In zijn theorie noemt mijn postdoc‑mentor, prof. Nicolas Perrin, dat de ‘fountain of youth’. Je hebt misschien al gehoord dat het menselijke Y‑chromosoom in de loop van de evolutie veel kleiner is geworden en zelfs volledig zou kunnen verdwijnen – al zou dat pas over miljoenen jaren gebeuren. Door de evolutie heen verliezen we geleidelijk genetische informatie op het Y‑chromosoom. Bij veel kikkersoorten gebeurt dat niet. Daar zien we dat geslachtschromosomen identiek blijven. Het genetisch materiaal wordt constant herschikt.” 

Dus ze beschikken over een soort zelfreparatiemechanisme? 
“Dat is inderdaad een goede manier om het te verwoorden.” 

Maar het werkt duidelijk niet perfect, want ook bij die soorten treedt soms degeneratie op? 
“Klopt. Bij ongeveer 80% van de onderzochte kikkersoorten zijn de geslachtschromosomen identiek van grootte, maar in sommige evolutionaire afstammingen is dat niet zo. En precies daarvoor is deze ERC Grant bedoeld: om te achterhalen waarom degeneratie in bepaalde lijnen wél optreedt, maar in de meeste andere niet en ze ‘voor altijd jong’ blijven. Om dat te onderzoeken moeten we enorme hoeveelheden genomische data analyseren, dus we zullen er lange tijd mee bezig zijn. Maar op die manier hopen we inzicht te krijgen in deze mechanismen.”

Kunstmatige intelligentie zorgt voor spectaculaire vooruitgang in bijna elke tak van de wetenschap. Is dat in uw vakgebied ook zo? 
“Absoluut. Eén enkel chromosoom kan honderden megabytes aan nucleotideninformatie bevatten. De IT‑diensten van de universiteit zuchten soms onder onze constante vraag naar meer opslagruimte voor archieven en analyses. Op een gegeven moment vroegen ze me wat onze plannen voor de komende jaren waren, zodat ze daarmee rekening konden houden bij investeringen in servercapaciteit.”

“AI helpt ons om al die data veel sneller te verwerken en de resultaten beter te visualiseren dan ooit tevoren. Mijn studenten gebruiken AI ook om code te schrijven voor toepassingen die we in ons onderzoek nodig hebben of om ze te debuggen. Soms baart me dat zorgen, want wie geen programmeerachtergrond heeft, is geneigd blind op AI te vertrouwen, terwijl ze niet altijd echt begrijpen wat elke regel code betekent. Ik adviseer al mijn studenten om AI‑tools voorzichtig en verantwoordelijk te gebruiken.”

“Er bestaat bezorgdheid dat we ons als soort misschien niet meer zouden kunnen voortplanten” 

U zei eerder dat sommige dier- en plantensoorten zo’n zelfreparatiemechanisme lijken te hebben. Zit daarin de grootste waarde van uw onderzoek – zou de mens daar ook baat bij kunnen hebben?
“Allereerst doe ik fundamenteel onderzoek. We moeten inzicht krijgen in deze belangrijke vragen, los van onmiddellijke praktische toepassingen. Ons werk kan een nieuw perspectief bieden op de opmerkelijke diversiteit van geslachtschromosomen en mechanismen die geslacht bepalen in de zogenaamde Tree of Life.” 

“Maar ja, misschien kan ons onderzoek ooit de basis vormen voor methoden om de dynamiek van de evolutie van het Y‑chromosoom bij de mens beter te begrijpen. Er bestaat bezorgdheid dat we ons als soort misschien niet meer zouden kunnen voortplanten als het Y‑chromosoom in de verre toekomst volledig zou verdwijnen. Ik ben daar niet volledig van overtuigd – de natuur is verbazingwekkend inventief als het gaat om overleven – maar het is wel iets om rekening mee te houden. Zo ontstonden nieuwe of alternatieve geslachtsbepalingsmechanismen bij molwoelmuizen en Japanse stekelratten toen het Y‑chromosoom daar verdween. Dieper inzicht in deze mechanismen kan ons ook helpen om ziekten aan te pakken die verband houden met onze geslachtschromosomen.”

Er is veel maatschappelijk debat over genderfluïde mensen die van geslacht willen veranderen, al dan niet via chirurgie. Bent je niet bang dat je onderzoek misbruikt kan worden in die gevoelige discussie?
“Integendeel. Zoals bijna elke bioloog weet, bestaat de absolute tweedeling tussen mannelijk en vrouwelijk niet – tenzij je de wereld uitsluitend door een menselijke lens bekijkt. De natuur is oneindig veel complexer. Kijk maar naar de vele manieren waarop geslacht in andere soorten wordt bepaald, en naar hoe vaak intersekse of gynandromorfie in de natuur voorkomt. Variaties op geslachtseigenschappen binnen de menselijke soort zouden ons dus niet mogen verbazen.” 

“In Jurassic Park ontdekken de wetenschappers dat de natuur verbazingwekkend inventief is” 

Tot slot: welk boek of welke film sluit volgens u het best aan bij uw onderzoek? En hoe dicht liggen fictie en realiteit bij elkaar? 
“Een boek dat ik zeker wil noemen, is The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature van Matt Ridley. Ridley stelt dat menselijke intelligentie en gedrag, zoals partnerkeuze, grotendeels zijn gevormd door seksuele selectie om genen door te geven.” 

“Maar nu ik erover nadenk, moet ik ook Jurassic Park noemen, een film die enkele opvallende raakvlakken vertoont met mijn werk. In de film wordt het dna van een dinosaurus gedeeltelijk gereconstrueerd uit muggenfossielen en worden ontbrekende fragmenten ‘opgevuld’ met kikker‑dna (wat slim klinkt, maar wetenschappelijk totaal geen basis heeft). De makers van het park hopen de dinosauruspopulatie te controleren door enkel vrouwtjes te creëren. De twist is natuurlijk dat voortplanting zich niet aan het script houdt. De wetenschappers in de film ontdekken iets waar heel veel waarheid in zit: de natuur is verbazingwekkend inventief. Of zoals het hoofdpersonage het zegt: ‘Life will find a way.’ Als vrouw aan het hoofd van een onderzoeksgroep in evolutionaire genomica – een vakgebied waarin minderheidsstemmen nog steeds te vaak ondervertegenwoordigd zijn – hou ik ervan wanneer boeken en films nieuwsgierigheid opwekken over voortplanting, geslachtsbepaling en evolutie. Als Jurassic Park iemand zich doet afvragen: ‘Hoe werkt dit eigenlijk echt?’, dan is dat mooi meegenomen – precies dat soort vragen houdt mij elke dag enthousiast over wetenschap.”