De Vlaamse Gids. Jaargang 56

[p. 36]

Geestesleven-wetenschappen

De biologische toekomst van de mens (II)

Manipulatie van het genetisch substratum

De belangrijkste mogelijkheid tot beïnvloeding van het mensenras zal ons worden geboden door de betere kennis van het genetisch materiaal.

De grootste biologische ondekking van de laatste 25 jaar is wel het ontcijferen van de scheikundige structuur van de genen, de deeltjes die de basis vormen van onze erfelijkheid. Terecht werden na de 2e wereldoorlog aan de talrijke moleculaire biologen die op dit gebied actief waren, praktisch alle Nobelprijzen voor geneeskunde toegekend.

Veel te weinig is het lekenpubliek op de hoogte van de ontzaglijke vooruitgang die sinds 1944 werd verwezenlijkt op het gebied van de kennis van de ribonucleïnezuren, deze zeer complexe moleculen, waarin zoals in een encyclopedie al onze erfelijke eigenschappen zijn opgeslagen. Nu men stilaan de genetische code kan lezen, zal de dag aanbreken waarop men het genetisch materiaal zal kunnen gaan schrijven. Vanaf dat ogenblik zal men de erfelijke eigenschappen van de mens kunnen manipuleren en veranderen in goede of in slechte zin of nieuwe eigenschappen creëren. Hierover schrijft Rostand: ‘D'assez légers changements ont suffi à tirer l'Homo sapiens d'un ancêtre moins doué: pourquoi, à notre tour, et par le jeu des mêmes causes qui nous ont enfanté n'enfanterions-nous pas une bête nouvelle, un Homo sapientior? Il est des biologistes, en effet, pour augurer ce dépassement naturel, spontané, de l'humain; et l'on serait mal fondé à en nier catégoriquement la possibilité. Sans doute le monde organisé a-t-il aujourd'hui l'air d'être figé, stabilisé à jamais. Sans doute, sur notre vieille terre, n'avons-nous jamais assisté au surgissement d'une espèce vraiment neuve. Mais, après tout, que sont nos délais d'observation au regard des durées géologiques? De quel droit affirmerait-on la fixité définitive d'un type organique dont l'apparition, il y a quelque cent mille ans, attestait encore la plasticité du protoplasme? Et, à supposer même que la vie se fût, depuis lors, immobilisée, quelle assurance avons-nous qu'elle ne va pas, derechef, se remettre en mouvement?

On peut encore imaginer - et avec plus de vraisemblance - que ce soit l'homme lui-même, et non pas la nature, qui provoque la venue du sapientior, apte à lui succéder. Ainsi, il se serait, de ses propres mains, donné un héritier, et, par cet “autogénocide”, il aurait noblement témoigné qu'il préfère à soi un plus que soi.’

Om te begrijpen hoe het in de toekomst zal mogelijk zijn de mens zelf te vervolmaken door manipulatie van de genen en de homo biologicus sapientior te scheppen, is het noodzakelijk even dieper in te gaan op de meest recente ontwikkelingen van de moleculaire biologie.

In 1940 konden de resultaten van 40 jaar genetisch onderzoek worden samengevat als volgt: de erfelijke eenheden (factoren van Mendel) bevinden zich in de celkern en meer bepaald in de chromosomen; de mitose (splitsing van de cel na verdubbeling van het aantal chromosomen) en de meiose (splitsing van de cel na reductie van de chromosomen in de dochtercel tot op de helft) liggen aan de basis van de erfelijkheid; mutaties (veranderingen in de erfelijke eenheden) kunnen plaats grijpen, spontaan of kunstmatig (Muller 1927): ter hoogte van het genoom (surplus van 1 chromosoom zoals bij menselijk mongolisme of trisomie 21), en ter hoogte van 1 gen (sikkelcelanemie, phenylketonurie).

Ondanks deze ontdekkingen bleef de activiteit van het gen als drager van de erfelijke eigenschappen zeer mysterieus. In 1941 konden O.T. Beadle en E.L. Tatum door middel van bestraalde schimmels ‘neurospora’ aantonen dat elk gen overeenkomt met 1 enzyme of biocatalysator. In 1944 konden O.T. Avery, C.M. MacLeod en M. MacCarty aantonen dat gezuiverde desoxyribonucleïnenzuren (DNA) geëxtraheerd uit de chromosomen van gedode pneumococcen (bacteriën die longontsteking veroorzaken) in staat waren niet virulente pneumococcen om te zetten tot virulente vormen. Door dit experiment werd bewezen dat de genetische boodschap besloten ligt in de chromosomale DNA-moleculen en niet in de kerneiwitten, zoals men tot dan toe aannam. De desoxyribonucleïnezuren zijn zeer grote complexe moleculen, die reeds in 1869 door een Zwitserse biochemicus F. Miescher in de chromosomen werden ontdekt. Er werd toen echter geen belang gehecht aan deze ontdekking. De nucleïnezuren zijn de grootste gekende macromoleculen: men kent een bacteriofaag (virus die bacteriën aantast) met een moleculair gewicht van meer dan 150 miljoen.

Ook na de proefnemingen van Avery e.a. konden de meeste genetici niet aannemen dat DNA een centrale rol speelt in de erfelijkheid. Dit kon echter definitief worden bevestigd door J. Lederberg en E.L. Tatum bij colibacillen, waar genetisch materiaal tijdens geslachtelijke produktie wordt uitgewisseld. DNA bleek niet alleen de drager te zijn van de erfelijke eigenschappen, maar ook de regulator van de celstofwisseling.

[p. 37]

In 1950 werd door M. Delbrück en S. Luria voorgesteld virussen als studiemateriaal te gebruiken in plaats van mensen (200 generaties sinds het Oude Egypte) of drosophila's (1000 generaties sinds T.H. Morgan in 1910 startte met de studie van de bananenvliegen: 1 nieuwe generatie om de twintig dagen). Het virus heeft dezelfde betekenis voor de genetici als het atoom voor de natuurkundige. De virus-geneticus kan op 1 à 2 dagen de genetische verschijnselen bestuderen in een grotere populatie virussen dan een klassieke geneticus van de Morganschool tijdens zijn gehele leven bij drosophila's.

In 1952 bewezen A.D. Hershey en M. Chase dat het T₂-virus (een bacteriofaag of een parasiet van een bacterie) enkel bestaat uit genetische elementen samengesteld uit DNA, omgeven door een eiwitomhulsel. Het virus DNA, na inspuiting in de cel van de bacterie, vernietigt de genetische instructies van de cel en vervangt deze door eigen genetische elementen. De bacterie wordt gedwongen tot de heropbouw van nieuwe virussen met dezelfde erfelijke eigenschappen. Het virus verantwoordelijk voor talrijke ernstige ziekten zoals poliomyelitis, mazelen, pokken enz., is niets meer dan een erfelijke boodschap, die de celmachine gebruikt om zich te vermenigvuldigen, met vernietiging van de cel (cfr. zenuwcellen bij kinderverlamming). Men heeft het virus vergeleken aan een magnetische band, die in een computer binnendringt en deze verplicht de band te reproduceren met vernietiging van de computer.

In 1953 kwam de grote doorbraak in de moleculaire biologie met het aantonen door J.D. Watson en F.H.C. Crick van de spiraalstructuur van de DNA-molecule: een lange wenteltrap waarvan de leuning gevormd door een keten van suikers (desoxyribose) en phosphorzuren en de treden door basen, die onderling verbonden zijn door waterstofbruggen, nl. 2 Purinebasen: adenine en guanine en 2 pyrimidinebasen nl. cytosine en thymine. Eén bouwsteen van de nucleinenzuren, een kleine molecule bestaande uit een base, een suiker en een fosforzuur heet een nucleotide. De nucleïnezuren bevinden zich in alle cellen van alle organismen, gewoonlijk gebonden aan eiwitten tot nucleoproteïnen. Alhoewel er slechts 4 basen bestaan, kan de volgorde van deze basen zo sterk variëren langsheen de lange DNA-keten, dat het aantal DNA-moleculen oneindig groot is en de genetische informatiecapaciteit ongelimiteerd.

Beadle noemt de DNA-molecule de oudste bekende taal. Ze is minstens 3 miljard jaar oud en is in een submicroscopische code geschreven. Ze is buitengewoon eenvoudig, ze bestaat slechts uit 4 verschillende letters (de vier basen). Elke letter is opgebouwd uit 5 soorten atomen, C, H, O, N en P, waarvan er gemiddeld 32 zijn per base. Andere auteurs vergelijken het DNA met een magnetische band, waarop het programma van de erfelijkheid is vastgelegd. Alle typische eigenschappen van alle levende wezens worden hierdoor op hun nakomelingen overgebracht door eiwitten en atomen. Men heeft voor een DNA-molecule allerlei namen uitgevonden, die wijzen op het enorm belang van de ontdekking van de samenstelling en de eigenschappen van deze macromolecule. Simon schrijft hierover: ‘Mais quand on nous décrit par ailleurs la structure extraordinairement ingénieuse qui gouverne par sa double rampe hélicoïdale la fonction réplicative de la molécule d'A. D.N., comment n'éprouverions-nous pas la surprise devant un arrangement aussi merveilleux dans l'infiniment petit?’

Monod noemt de DNA-molecule ‘la pierre philosophale de la biologie’.

Het aantal letters dat de kenmerken van de verschillende organismen bepaalt, varieert van 5.000 bij de eenvoudigste virus tot 5 miljard bij de mens. Alle DNA-letters (basen) liggen in een lange keten. Alle DNA-moleculen met ± 5 miljard eenheden uit 1 enkele menselijke cel aan elkaar gerijgd, geven een ketting van 90 cm. à 1,5 m. lang. De moleculen zijn echter zo klein dat men ze niet met een gewone microscoop kan zien, wel met de allerbeste electronenmicroscoop. Slechts in maart 1970 is J. Griffith erin geslaagd de ladderconstructie van de DNA-moleculen fotografisch aan te tonen, na een vergroting van 7.300.000 maal. Als men alle DNA-moleculen uit alle cellen van een menselijk lichaam zou extraheren en kop aan staart leggen, dan zouden ze samen volgens Crick de lengte van het zonnestelsel hebben. Alle DNA-ketens uit 1 eicel op 1 laag uitgespreid op een speldekop vullen slechts ½% van de oppervlakte ervan. Nochtans is hierin voldoende informatie aanwezig om 100 boekdelen van 600 bladzijden te vullen. Volledig bedekken van een speldekop in een monolaag (zo dun dat deze alleen zichtbaar is met een electronenmicroscoop) geeft informatie voor 200.000 boekdelen. Een theelepel DNA geëxtraheerd uit de chromosomen van E. colibacil bezit dezelfde informatiecapaciteit als een computer van 100 kubieke mijl. Alle DNA-ketens van alle eicellen van alle bewoners van de aarde zouden een kubus vormen met een zijde van ⅛ duim.

[p. 38]

Hierin zitten gegevens voor 3 triljoen boekdelen. In onze beschaving werden tot nu toe ± 50 miljoen boeken gedrukt. In deze kubus zitten 60.000 maal meer gegevens dan in alle boeken die ooit werden gepubliceerd. Dit kan men wel uitzonderlijk goede miniaturisatie noemen!

De 1e publikatie van Watson en Crick in Nature eindigde met de volgende beschouwing: ‘Het is ons niet ontgaan dat de specifieke structuur van de DNA-molecule een mogelijke verklaring zou kunnen vormen voor het kopieermechanisme van het genetisch materiaal.’

In de DNA-spiraal zijn de basen chemisch complementair, hetgeen betekent dat een binding met waterstofbruggen tussen de nucleïnebasen slechts mogelijk is als guanine tegenover cytosine staat en adenine tegenover thymine. De ene helft van de ladder is een genetische spiegelhelft van de andere helft.

Kort na de eerste publikatie konden Watson en Crick reeds beschrijven hoe de genetische reproduktie gebeurt op moleculair niveau. Wanneer de cel zich voorbereidt op een deling, ontrolt zich de dubbele spiraal die wij ons als een ladder kunnen voorstellen, waarvan de sporten bestaan uit de naar elkaar toegekeerde nucleïnebasen. Wanneer de dubbele spiraal ontrolt, en de ladder overlangs openbreekt zoals een ritssluiting, kan tegenover elke helft slechts de complementaire helft worden gesynthetiseerd, omdat tegenover elk guanine steeds weer een cytosine moet komen te staan en tegenover elk adenine steeds weer een thymine. Zo wordt de voorhanden zijnde genetische informatie op perfecte wijze verdubbeld. Zij moet nu nog op gelijke wijze over beide dochtercellen worden verdeeld, en daarvoor zorgen de chromosomen waarop deze nucleïnezuren gelegen zijn. Zo wordt de soort-specificiteit van elk levend wezen geconserveerd, terwijl ook de eigen specificiteit van elk individu van een soort verzekerd is, door het feit dat elk individu zijn eigen sekwentie heeft van nucleïnebasen waarin zo veel combinaties mogelijk zijn, dat het uitgesloten is dat er twee individuen zouden bestaan waarvan de nucleïnebasenfrekwenties gelijk zijn.

Een celdeling duurt ongeveer twintig minuten. Elke cel deelt zich om de 10 à 20 uur. Om een idee te geven van de fantastische celactiviteit in een levend wezen, is het voldoende te bedenken dat in het menselijk lichaam elke seconde 50 miljoen nieuwe rode bloedcellen worden opgebouwd.

Om te ontdubbelen en zich te vermenigvuldigen, moet de dubbele trap draaien om zijn as. Bij de bacteriën, ontdubbelt de DNA-molecule zich aan een snelheid van 10.000 toeren per minuut. Bij de mens waar de DNA-moleculen 1 meter lang kunnen zijn, zijn deze tot 3 miljoen maal op zichzelf gedraaid. Het ontrollen moet hier nog aan veel hogere snelheid gebeuren. Het is dan ook begrijpelijk dat hierbij af en toe een fout kan optreden in het kopiëren van de chromosomen. Eén fout in de DNA-molecule, een verandering van plaats of samenstelling van één van de componenten, brengt een mutatie teweeg, een verandering, meestal ten kwade, van een erfelijke eigenschap.

De DNA-taal is de enige taal die zichzelf kan kopiëren. Het is de taal van alle levende organismen van virus tot mens, van alle organismen die ooit hebben geleefd. Het leven is in al zijn variëteiten gebonden aan dezelfde universele oersubstantie. Dit bewijst eens te meer dat alle levensvormen van gemeenschappelijke biologische voorouders afstammen.

Hoe ingenieus deze theorie ook leek, toch vroegen de wetenschapsmensen naar het bewijs dat de DNA-molecule in staat is zichzelf te kopieren. Dit bewijs werd gebracht door A. Kornberg in 1968. Eerst werd een enzym ontdekt, het ‘DNA-polymerase’, een scheikundige catalysator die de opbouw van een DNA-molecule stimuleert. Vervolgens plaatsten A. Kornberg, M. Goulian en R.L. Sinsheiemer een gehalveerde natuurlijke DNA-molecule in een bouillon met basen en enkele scheikundige stoffen. Zoals verwacht pikte de halve DNA-keten complementaire nucleotiden uit de bouillon op en bouwde hiermee een volledige dubbele DNA-keten op. De synthetisch opgebouwde DNA-molecule was een deel van de genetische kern van de bacteriële virus ØX174, bestaande uit 5.500 nucleotiden die overeenkomen met 4 à 5 genen en informatie bevatten voor de synthese van evenveel eiwitten. Het is aldus ook mogelijk volledig nieuwe DNA-moleculen op te bouwen en nieuwe virussen te maken. Zo heeft Sol Spiegelman (Univ. of Illinois) in 1965 een kunstmatige virus opgebouwd met een DNA-keten van 3.000 nucleotiden, dat ingebracht in celweefsel, ontstaan gaf aan nieuwe virussen. Men tracht o.a. het DNA van het Polyomavirus, een kankerverwekkend virus, te synthetiseren om aldus een antwoord te krijgen op de vraag welke genen van het virus instaan voor de kankerontaarding.

De synthese van virussen kan helpen bij het bestrijden van ziekten bij de mens, dier en in de landbouw (ziekte van de tabaksplant), maar biedt ook grote gevaren. Als men erin zou slagen een kunstmatige virus op te bouwen, dat een even grote mortaliteit geeft bij de mens als het myxomatose-virus bij het konijn (99,7 letaliteit), dan zou een land, na vaccinatie van zijn eigen bevolking, over een onoverwinnelijk wapen beschikken. Het is dan ook begrijpelijk dat de grote naties aansturen op het verbod van biologische wapens. Intussen gaat de research in 't grootste geheim verder o.a. te Bethesda in een buitengewoon streng geïsoleerd laboratorium, waar men virussen onderzoekt, die kanker kunnen verwekken.

De volgende stap bij het ontrafelen van het mysterie van het leven, bestond erin aan te tonen hoe het Watson-Crick-model van de DNA-molecule in staat is instructies te geven voor het opbouwen van de lichaamseiwitten, bouwstenen van ons organisme. Eiwitten zijn zeer lange moleculen, die opgebouwd zijn uit talrijke aminozuren, die aan elkander worden gebonden door een peptidebinding tussen de carboxyl- en aminogroep (polypeptiden). Alhoewel er een oneindige variëteit eiwitten is, bestaan er slechts 20 aminozuren. Als men aanneemt dat een eiwitmolecule opgebouwd is uit 1000 aminozuren en men op elke plaats in de moleculaire keten de keuze heeft tussen 20 ver-

[p. 39]

schillende aminozuren, dan beschikt men over een aantal mogelijkheden dat groter is dan alle elementaire atoompartikels in het ganse univers (10¹²⁷⁸). Het aantal eiwitten bedraagt bij de banale darmbacil escherichia coli (2 μ lang, 5.10-¹³g) 2500 ± 500. De mens bezit er 100.000 à 1 miljoen.

Hoe zal de DNA-molecule gelegen in de celkern de samenvoeging van de aminozuren tot eiwitten in het celcytoplasma kunnen leiden? Heel vlug reeds werd vermoed dat DNA hierbij geholpen werd door een ribonucleinezuur (RNA), aanwezig in de ribosomen. Ribosomen zijn uiterst kleine computers, micro-elektrische breintjes, 20 miljoenste mm. lang, waarvan er tot 15.000 in één cel aanwezig kunnen zijn. In de ribosomen worden de lichaamseiwitten opgebouwd volgens de instructies van de kern DNA. Deze instructies worden door een mRNA (boodschapper RNA) overgebracht van kern naar ribosomen. Het mRNA, ontdekt in 1960, is een afgietsel van een bepaald deel van de DNA-molecule. De blauwdruk blijft veilig weggeborgen in de kern en alleen de boodschapper gaat naar het cytoplasma om de instructies over te brengen. Voor de opbouw van de eiwitten fungeert het DNA als matrijs, dat dient tot de synthese van een boodschapper RNA (messenger RNA, mRNA). Deze bootst de rijvolgorde van de basen of nucleotiden in de DNA-moleculen na. RNA lijkt op DNA zoals een positieve afdruk lijkt op het negatief van een foto. In de RNA-molecule is de base thymine vervangen door uracyl en het suiker desyxoribose door ribose. Verder bestaat deze molecule slechts uit 1 keten in plaats van uit een dubbele. Het mRNA, dat overeenkomt met 1 bepaalde informatie, met 1 gen, wordt van de kern naar het celcytoplasma overgebracht, waar het start met de eiwitsynthese in de ribosomen.

Hoe wordt nu de RNA instructie vertaald in een aminozurentaal, rekening houdend met het feit dat RNA slechts 4 basen ter beschikking heeft om de aminozuren te identificeren.

De physicus Gamow voorspelde dat voor elk van de 20 aminozuren, 3 basen moeten worden gebruikt ter identificatie. Met 2 basen kan men 16 aminozuren aanduiden, met 3 basen kan men er 64 aanduiden (4 × 4 × 4), meer dan genoeg voor de bestaande aminozuren.

In 1964 kon Crick in Cambridge de triplettheorie van Gamow bewijzen. DNA opgebouwd met 1 of 2 basen kon geen eiwitten synthetiseren. Bij toevoegen van een derde base start de protheïneproduktie onmiddellijk. Beadle noemt de taal van de eiwitten de tweede oudste taal ter wereld. Deze taal wordt geschreven door omzetting van het 4-letterschrift (de 4 basen) in woorden, telkens bestaande uit 3 van de 4 letters. Al die woorden uit dit geschrift bestaan uit een combinatie van 3 basen of nucleotiden. Het drietal (tripletcode) duidt één bepaald aminozuur aan. Met drie letters kunnen 64 combinaties of woorden verkregen worden. Daar de levende wezens slechts over 20 aminozuren beschikken, volstaan 20 woorden om alle aminozuren aan te duiden. Wel hebben bepaalde lettercombinaties (woorden) een andere rol te vervullen, zoals starten van synthese van eiwitten, enz.

De ribosomen lezen de tripletcode en vertalen deze in aminozuren. Voor elk woord bestaande uit drie nucleotiden wordt door een klein oplosbaar RNA (transfer RNA) een bepaald aminozuur opgepikt en in de rij geplaatst tot een volledige proteïnenketen is opgebouwd. De aminozuren zijn als de wagens en de eiwitten als de samengestelde trein: de structuur van elke trein verschilt volgens de volgorde der verschillende wagens. In Israël (Weizman-Instituut, Rehovot) is men er in januari '71 in geslaagd een tRNA-molecule te synthetiseren. Men begreep echter nog niet onmiddellijk waarom niet steeds automatisch de synthese van een eiwit tot stand kwam, wanneer de genetische code daarvoor voorhanden was. Daartoe ontbrak nog één voorname schakel, en het principe daarvan werd geleverd door het werk van Jacob en Monod. Zij ontdekten dat bij bacteriën nog een gans systeem van regulatie-genen bestond, ingrijpend op het mechanisme van de genetische coding. Zo is het mogelijk dat naast het bepalen van de structuur van de te synthetiseren eiwitten, de genen ook kwantitatief deze synthese beïnvloeden. Aldus ontstond een totaal nieuwe woordenschat in de genetiek, met termen zoals ‘structuurgen’, ‘regulatorgen’, ‘operatorgen’ en ‘repressorgen’ waarvan elk een steeds meer omschreven rol speelt in de synthese van de eiwitten.

De energie voor al deze operaties wordt geleverd door de mitochondrieën, waarvan er ± 11.000 in één cel aanwezig zijn, en die ATP produceren, de brandstof van de cel.

De ontdekking van de code waarmee informaties van de DNA-moleculen worden doorgegeven aan de eiwitten is te danken aan de buitengewoon scherpzinnige proefnemingen van M.W. Nirenberg. Ook S. Ochoa, P. Leder en J.H. Matthaei hielpen deze tripletcode ontcijferen. Men kent nu alle tripletcoden of codons, ook wel Rosettasteen van het leven genoemd. Zo staat 3 × uracil (UUU) voor het aminozuur phenylalanine, 2 × uracil en 1 × guanine (UUG) voor valine, enz. Om de juistheid van het genetisch schrift te bewijzen, heeft Khorana RNA-moleculen synthetisch opgebouwd uitgaande van wel bepaalde basen-sekwenties.

Potentieel bezit een mens de nodige hoeveelheid nucleïnezuren voor het coderen van 11 miljoen (andere auteurs zeggen 100 miljoen) polypeptiden, waarvan vermoedelijk 1 miljoen nieuwe polypeptiden sinds het tijdperk van het Cambrium. Deze biochemische schatting komt op merkwaardige wijze overeen met vroeger reeds gedane mathematische estimaties. Het is nochtans twijfelachtig dat het aantal verschillende polypeptiden bij de volwassen mens hoger ligt dan 100.000. De verhouding van het aantal bestaande polypeptiden t.o.v. het aantal mogelijke polypeptiden is dus ongeveer 1 op 50 tot 1 op 100. Deze verhouding lijkt wel weinig produktief, maar vermoedelijk is een deel van het DNA dat de mens bezit ‘dood’ DNA in die zin, dat een deel van het DNA vermoedelijk geimpliceerd is geweest in voorbijgaande biochemische aspecten van de evolutie.

Buitgenwoon merkwaardig is wel het feit dat de tripletcode die de keu-

[p. 40]

ze van een bepaald aminozuur determineert in de cel van de mens dezelfde is als bij de colibacil, een organisme dat toch enorm ver van de mens verwijderd is.

De natuur heeft blijkbaar reeds in de beginperiode van haar evolutie schema's ontworpen, die zo deugdelijk waren, dat ze nagenoeg onveranderd door de hogere organismen werden overgenomen. De tripletcode is universeel van het meest eenvoudige ééncellig organisme tot de mens.

P.H. Simon schrijft over deze ontdekkingen: ‘Ainsi l'hérédité se fixe dans les chromosomes, et l'évolution a trouvé sa règle et son principe sans qu'il soit fait appel, nous dit-on, à autre chose qu'à des agents matériels dont la fonction est précisement commandée par leur structure. La vie n'a pas besoin d'être créée: elle se fait. Il n'est même plus correct de parler d'une matière vivante, puisque les microscopes électroniques ne rencontrent pas autre chose que des synthèses proprement physico-chimiques dont les interactions dues à des rencontres fortuites constituent certains systèmes qui, eux, méritent d'être appelés vivants, dès lors qu'ils se perfectionnent et se reproduisent.’

Monod schrijft hierover: ‘Le secret de la vie, c'est qu'il n'y en a pas. Les êtres vivants sont des machines chimiques. Ces machines chimiques fonctionnent selon des lois génétiques codées, et surtout elles se reproduisent elles-mêmes. Car telle est leur caractéristique principale, tel est le début de la vie: c'est le pouvoir de réduplication, de se recopier soi-même et de remettre sa copie conforme avant de disparaître. La cellule primitive d'il y a trois milliards d'années était déjà, était la première chose habitée par ce que François Jacob nomme le “rêve” de toute cellule: devenir deux cellules.’

Na de uiteenzetting van Monod voor het ‘Collège de France’ merkte F. Mauriac op: ‘Ce que dit ce professeur est bien plus incroyable encore que ce que nous croyons, nous autres pauvres chrétiens.’

Terecht gaf Kahane reeds jaren geleden een boek uit met de titel ‘La vie n'existe pas’.

Als een democratie een vorm van samenleving is, waar de wet boven de regeerders staat, dan is volgens deze uitspraak van Camus, een nucleïneregering wel de meest democratische instelling die men zich kan indenken. De kern geeft immers alleen maar de wetten door, die door het erfelijkheidsmechanisme worden opgelegd. Zonder kern, zonder centrale organisatie, moet een cel afsterven. Een geenucleëerde amoebe sterft af na twintig dagen. Indien men een nieuwe nucleus inplant herstellen de vitale capaciteiten na enkele minuten.

J.F. Danielli, K.W. Keon en J. Lorch (State University of New-York at Buffalo) hebben een amoebe heropgebouwd uit de kern, het cytoplasma en het membraan van drie verschillende amoeba's (Science). Deze biologen hebben aldus 692 amoeba's gereconstitueerd. Een groot percentage van de aldus heropgebouwde amoeben (85% zo ze van dezelfde stam afkomstig zijn) gedroeg zich volledig normaal en vermenigvuldigde zich op een normale wijze.

Zo de nucleïnezuren de dragers zijn van de erfelijke factoren, dan is de actieve éénheid daarvan het gen. Het gen moet opgevat worden als éénheid van functie, uitgaande van een bepaalde sekwentie van nucleïnebasen. Het aantal nucleïnebasen dat noodzakelijk is voor de vorming van een bepaald polypeptide kan gaan van slechts enkele tot honderden basen.

Wat is nu de rol van de eiwitten die op last van de genen worden opgebouwd.

Het zijn o.a. enzymen, die de scheikundige reacties in het lichaam in gang zetten en laten doorgaan bij een temperatuur van 37°. Stopzetten van deze reacties gebeurt door een ingewikkeld feed-backsysteem. Nemen we als voorbeeld het eiwit dat de reactie catalyseert, waarbij phenylalanine wordt omgezet tot tyrosine. Indien dit gen ontbreekt kan de scheikundige reactie niet doorgaan en ontstaat phenylketonurie.

In de toekomst zal het mogelijk zijn de enzymen synthetisch te bereiden. Een voorbeeld hiervan is de synthetische bereiding van ribonuclease in '69 door 2 teams (R.B. Merrifield en B. Gutte van Rockefeller en R.G. Denkewalter en R.F. Hirschmann van Merck Sharp en Dohme). De bereiding van dit enzym, dat uit 124 aminozuren is opgebouwd, vroeg 369 scheikundige reacties en 11.931 verschillende bewerkingen in het laboratorium.

Het blijkt nu ook mogelijk te zijn enzymen te laten produceren door weefselculturen in vitro.

Veel belangrijker nog is de oplossing van het raadsel van de werking van de enzymen: deze catalysatoren zijn 1 miljard maal aktiever dan deze gebruikt in de industrie. In juni 70 verscheen een studie van D. Koshland Jr. (California), die waarschijnlijk de sleutel geeft tot het geheim van de werking van deze catalysatoren. De rol van de enzymen zou erin bestaan de C- en O-atomen van de reagerende moleculen zo te oriënteren, dat de electronen die om het atoom cirkelen, onmiddellijk in elkaar passen.

De grote moeilijkheid in de geneeskunde blijft voor het ogenblik nog de enzymen te brengen op de plaats waar ze nodig zijn, nl. in de cel zelf.

In november '69 werd voor het eerst uit een DNA-molecule een gen afgezonderd. J. Beckwitt en medewerkers J. Shapiro, L. Eron, L. Mc Hattie, G. Ihler en K. Ipfer slaagden erin het gen te isoleren dat de bacterie E. coli in staat stelt een enzym op te bouwen om lactosesuiker te verteren. Dit gen bevat 4.000 paar basen en is 1,4 millimicron lang. Het is één van de 3.000 genen die zich bevinden in een chromosoom van de colibacil.

Nog veel meer ophef maakte de synthetische bereiding in 1970 van een gen door H.G. Khorana uit eenvoudige nucleotiden. Het gaat hier om een gen dat in gist leidt tot de synthese van alanine-transfer RNA en dat opgebouwd is uit 77 nucleotiden (de nucleotidensekwentie was ontdekt in 1964 door R.W. Holley). Theoretisch opent deze synthese de weg naar de vervanging van zieke genen door gezonde kunstmatige genen, in ziekten zoals hemophilie, sikkelcelanemie, enz. Een andere mogelijkheid is de genetische planning van individuen (genetische manipulatie);

[p. 41]

maar de weg hiernaar is volgens Khorana nog zeer lang.

Mutatie van een gen is het gevolg van een verandering in de scheikundige structuur van DNA, meestal het vervangen van een base door een andere base. Hierdoor wordt aan het mRNA een verkeerde instructie meegegeven en wordt een verkeerd aminozuur aangeduid. In de lange eiwitketen kan dit ene abnormale aminozuur de functie van de proteïnemolecule totaal uitschakelen of gevoelig veranderen. Een typisch voorbeeld hiervan is de sikkelcelanemie, waar één verkeerd aminozuur op de 2 × 287 aminozuren die de Hgb-molecule opbouwen, tot een dodelijke ziekte leidt. In het gen voor Hgb, gelegen in de DNA-moleculen van het chromosoom, is de 3 baseninstructie voor het aminozuur glutamine vervangen door een 3-baseninstructie voor valine.

Er zijn nog talrijke voorbeelden van aangeboren stofwisselingsstoornissen, die terug te voeren zijn tot de mutatie van 1 gen: galactosemie, lavisme, hemofilie, alkaptonurie, albinisme enz. Hierdoor wordt de theorie van Garrod bewezen die reeds in 1908 het vermoeden uitsprak dat elke mutatie aanleiding geeft tot de vervanging van 1 aminozuur en de opbouw van 1 abnormaal gen. In de evolutie zijn echter, naast de ontelbare verliesmutaties miljoenen mutaties voorgekomen die de aanpassing van een bepaald individu hebben verbeterd. Het is door dit mechanisme dat de evolutie tot stand is gekomen. In de miljoenen jaren dat deze fouten zijn voorgekomen, zijn er enkele bewaard gebleven, die de aanpassing van de soort hebben verbeterd en die ook pasten in de 3-dimensionale vormen van de eiwitmolecule.

Monod schrijft over de geschiktheid van de DNA-molecule om veranderingen te ondergaan en aldus de hoeksteen te vormen van de evolutie: ‘La régularité avec laquelle l'action de l'A.D.N. immobilise les formes héréditaires au point que certaines espèces ont pu se reproduire sans modification appréciables depuis près d'un milliard d'années, risquerait, si elle était absolue, d'assurer au principe conservateur, dans le processus de l'évolution, une prééminence telle que tout progrès fût bloqué. Cet extrème conservatisme pourrait paraître s'opposer à la variation, donc à l'évolution: il s'y oppose en effet. Résultat satisfaisant, car l'évolution des espèces est, en définitive, un fait beaucoup moins paradoxal que leur stabilité. Faut-il rappeler que certaines d'entre elles se sont reproduites sans modifications appréciables depuis près d'un milliard d'années?

La contradiction entre stabilité et évolution n'est d'ailleurs qu'apparente. Il est facile de voir que le mécanisme de copie conforme que représente la réplication de l'ADN permet précisement la conservation non seulement de la norme spécifique, mais de tout production de cette norme. Car les mécanismes qui assurent la réplication de l'ADN ne sauraient évidemment être absolument infaillibles. Qu'un accident se produise entraînant une erreur dans la reproduction du programme, l'erreur à son tour sera conservée, reproduite, multipliée; à moins qu'elle n'entraîne, ce qui est certainement le cas pour l'immense majorité de ces accidents, la disparition de la lignée cellulaire où elle s'est produite.

L'évolution, l'émergence de structures complexes à partir de formes plus simples, est donc la conséquence des imperfections même du système conservateur de structures que représente une cellule.’

P.H. Simon schrijft hierover: ‘Ainsi, non seulement la téléonomie n'a pas besoin d'être intelligente pour pousser l'évolution des humbles profondeurs de la vie élémentaire vers les cimes de l'existence psychique, mais c'est son aveuglement même, ce sont ses défaillances et ses ratés qui rendent possible le mouvement diversificateur et ses extraordinaires succès: L'évolution, l'émergence de structures complexes à partir de formes plus simples est donc la conséquence des imperfections même du système conservateur de structures que représente une cellule. Felix culpa. Cela ne fait-il pas tout de même beaucoup de chances? En s'obligeant à exclure non seulement au principe de la recherche comme hypothèse de travail, mais en fin de synthèse et comme conclusion métaphysique toute idée d'une intention rationnelle dans l'accomplissement du cosmos et de la vie, le néo-positivisme est condamné à fonder l'ultime explication des choses - celle qui ne les saisit pas seulement dans le détail de leurs interactions mais veut les embrasser dans leurs harmonie globale - sur une mathématique de la probabilité. Or une évidence rend immense la part de l'improbable dans la constitution fortuite des systèmes vivants, c'est qu'ils n'ont pu aboutir que par des séries de réussites d'une étendue et d'une complexité phénoménales, alors que le saut d'un seul maillon risquerait chaque fois de mettre en question leur permanence et leur progrès. Aussi beaucoup de savants croient-ils aujourd'hui que l'aventure biologique, si incalculablement nombreuses que l'on puisse supposer les tentatives dans la pluralité inépuisable des mondes, peut fort bien n'avoir réussi qu'une fois sur ce grain de poussière qu'est notre antique et périssable planète. Pour reprendre l'image du professeur Monod, nous avons, nous autres fils de la Terre, tiré le gros lot.

Nous avons même été doublement gagnants: non seulement en ce que nous existons dans un règne aussi exceptionnel que celui de la vie, mais en ce que nous y tenons le rang souverain, à la cime de conscience et de science où l'ultime résultat du jeu aveugle des hasards et des lois est l'esprit qui le voit, l'analyse et le comprend - l'esprit, spectateur, juge et justificateur de l'énorme feu d'artifice atomique et sidéral qui, sans lui, n'aurait eu son éclat pour rien et son sens pour personne. C'est là que demeure la surprise invincible, l'aporie insurmontable, et que prend sa profondeur le paradoxe d'Einstein: La chose la plus incompréhensible dans le monde est que le monde nous soit compréhensible.’

Norman G. Anderson uit Oakbridge in Amerika meent dat het veel aanvaardbaarder is aan te nemen dat de veranderingen van de DNA-moleculen in het evolutieproces uit veel grotere stukken ineens werden aangebracht. Veranderingen die gunstig zijn in het ene organisme zouden min of meer in hun geheel naar andere

[p. 42]

organismen zijn overgebracht. Dit kan, althans bij ééncelligen, met behulp van virussen. Het is bekend dat een virus zich bij het DNA van een kern kan voegen. Het is ook bekend dat het virus-DNA vaak brokstukken meedraagt naar gastheer-DNA. Men vermoedt wel, dat virussen eigenlijk niets anders zijn dan ergens losgebroken brokjes cel-DNA. Dit zou kunnen leiden tot een aanzienlijke versnelling in de evolutie. Virussen zouden nuttige informatie van de ene cel naar de andere kunnen overbrengen en zo de evolutie sprongsgewijs helpen. Langs de DNA en RNA-moleculen om is het mogelijk de evolutieweg terug te gaan van de mens tot de oorspronkelijke oeratomen.

Van waterstofatomen, over helium naar koolstof, over anorganische moleculen naar organische moleculen: deze evolutie is reeds herhaaldelijk in het laboratorium bewezen. Sinds het ontdekken van aminozuren in een meteoriet door C. Ponnamperuma, begint men zich af te vragen of de aminozuren niet reeds bestonden, toen de aarde en andere delen van het zonnestelsel ontstonden, 4,5 miljard jaren geleden.

Dat het oorspronkelijk leven waarschijnlijk ontstond in een zuurstofvrije atmosfeer wordt o.a. bewezen door de afbraak van glucose, die in de primitief levende wezens anaëroob (zonder tussenkomst van zuurstof) verloopt. Zelfs bij de mens bestaat deze manier van energievorming nog steeds als overblijfsel van de primitieve energieproduktie. Bij de planten (chloroplast) en de hogere diersoorten (celmitochondriën) wordt de afbraak van glucose nu doorgevoerd met gebruik van zuurstof (aëroob). Terwijl de anaërobe gycolyse slechts 2 ATP-moleculen produceert, levert de aërobe afbraak van glucose 36 moleculen ATP op. Deze stof voldoet zo uitstekend dat ze reeds sinds 2 miljard jaar ongewijzigd als energie-reservoir wordt gebruikt. De omzetting tot energie gebeurt met een rendement van 50%, daar waar de meest moderne locomotief slechts 8% oplevert. ATP wordt onafgebroken geproduceerd, maar nooit in grote hoeveelheden opgestapeld. Bij een verbruik van 3.500 calorieën, wordt een hoeveelheid ATP geproduceerd, gelijk aan het eigen lichaamsgewicht.

De vergelijkende studie van de eiwitten van de laagste diersoorten tot de mens, heeft eens te meer aangetoond dat alle levende wezens een gemeenschappelijke voorvader hebben. De structuur van de eiwitten is uitzonderlijk constant gebleven gedurende de ganse ontwikkelingsgeschiedenis. Proteïnen zijn de oudste fossielen. Een nieuwe wetenschap ‘de scheikundige paleogenetica’ is geboren uit het computeronderzoek van de structuur van de eiwitten. Moest er geen verwantschap zijn tussen de verschillende levende wezens, dan zou, gezien de oneindige combinatiemogelijkheden bij de opbouw van de eiwitten, er ook geen analogie zijn in de eiwitstructuur.

Cytochroom is een substantie die voorkomt bij praktisch alle levende wezens. Naargelang dit levend wezen dichter of verder van de mens afstaat, lijkt de opbouw ook meer of minder op de structuur van het menselijk cytochroom. Bij mens en kangoeroe is er analogie voor 94 van de 104 aminozuren, in gist zijn er 64 analoge aminozuren. Aldus kan de graad van verwantschap tussen de verschillende levende wezens aan de hand van de analogie van de structuren van een eiwitmolecule worden aangetoond. Het is ook mogelijk uit te rekenen hoeveel veranderingen in een polypeptide-keten optreden per miljoen jaren. In cytochroom C worden 11,5 aminozuren gewijzigd per 400 miljoen jaar of 30 per miljard jaar. Voor insuline is dat 40, voor emoglobine 120, voor ribonuclease 300 per miljard jaar. Histone, een eiwit gebonden aan DNA, wijzigt zich praktisch niet: 0,6 per 1 miljard jaar. De oudst gekende levende wezens zijn ± 3 miljard jaar geleden ontstaan.

De laatste jaren begint men te vermoeden dat de nucleïnezuren, misschien toch niet zo weerstandig zijn aan milieuveranderingen, zodat structuurveranderingen ook mogelijk zijn zonder mutaties. Er is gebleken dat de DNA-moleculen kunnen worden beïnvloed door bepaalde hormonen, die ervoor zorgen dat bepaalde chemische groepen van genen vrij komen te liggen. De produktie van het bijbehorend m-RNA en van een proteine - een enzym bijvoorbeeld -, die op betrokken plaats van de ‘wenteltrap’ waren gecodeerd, kan hierna plaatsvinden. Verder is gebleken dat naast kern-DNA, er ook cytoplasmatisch DNA met een zelfstandige duplicatie bestaat; dit laatste DNA komt voornamelijk voor in de ribosomen, en staat meer open voor invloeden van het interne en externe milieu dan kern-DNA. De regel van de ontoegankelijkheid van het genoom is daarmee enigszins gelogenstraft, zodat de weg openligt om in te grijpen en metabolische processen in door ons gewenste banen te leiden.

Sinds mei 70 wordt naar aanleiding van het werk van H. Temin aangenomen dat de erfelijkheidsinformatie niet atlijd van de DNA-molecule naar de RNA-molecule wordt doorgegeven (centraal dogma van Crick), maar dat ook virussen enkel bestaande uit RNA in staat zijn om, éénmaal binnengedrongen in de gastheercel, DNA op te bouwen. Dit nieuw DNA wordt permanent opgenomen in de gastheercel en geeft aanleiding tot cancereuze ontaarding en vorming van kankerverwekkende virussen.

Men kan de genetische informatie van DNA naar RNA blokkeren. Moest men het enzym vinden, dat de omzetting van RNA naar DNA stopzet, dan is het misschien mogelijk op die manier kanker te genezen.

Wat de kanker betreft, bestaat er een groeiend vermoeden dat deze kwaal van virale oorsprong is. Al in 1911 bewees Dr. Peyton Rous van de Rockefeller universiteit dat een bepaalde kankersoort bij kippen door een virus werd veroorzaakt. Sedertdien werden ongeveer 70 typen van kankervirussen bij dieren geïdentificeerd. In menselijke kankergezwellen konden lange tijd echter geen virussen als ziekteverwekkers worden aangeduid.

In het begin van de jaren '60 werd dan evident dat ook bij de menselijke kanker virussen een rol spelen, tenminste bij het ontstaan van sommige soorten. Momenteel is de stand van het wetenschappelijk onderzoek

[p. 43]

op dit gebied zo dat Frank Rauscher, direkteur van het Amerikaanse Kankerinstituut, onlangs kon verklaren: ‘Vroeger pleegden we te zeggen dat we wilden achterhalen of virussen kanker veroorzaken. Nu zeggen we: we willen ontdekken hoeveel soorten van virussen kanker veroorzaken’.

In 1953 ontdekte de Franse Nobelprijswinnaar Lwoff dat het erfelijk materiaal van bacteriedodende virussen (bacteriofagen) opgenomen kan worden in dat van een bacterie, waardoor de ongebreidelde vermenigvuldiging van het virus en de dood van de bacterie voorkomen wordt. Het nu sluimerende virus kan worden geactiveerd door bestraling of toediening van kankerverwekkende stoffen. In zijn toen geruchtmakende artikel lanceerde professor Lwoff het idee dat een dergelijk mechanisme (lysogenie geheten) ook bij het ontstaan van kanker een rol zou spelen.

Daar de meeste kankervirussen RNA-virussen zijn, dus virussen waarvan het genetisch materiaal (genoom) uit RNA bestaat, heeft men moeten wachten op de theorie van Temin, om te kunnen begrijpen hoe een DNA-kopie van het virale RNA kon gemaakt worden, die dan op zijn beurt ging fungeren als matrijs voor de synthese van nieuw kankervirus-RNA. Temin veronderstelt dat de DNA kopie opgenomen wordt in het genoom van de gastheercel en zodoende kanker kan veroorzaken.

Deze aanduidingen kregen zopas bevestiging door researchwerk met het in 1960 te Bethesda (Maryland) geïdentificeerde virus SV-40 dat kanker veroorzaakt bij ratten en hamsters en ook in dierlijke en menselijke cellen in reageerkolven. Geleerden van het Salkininstituut voor biologische Studies in La Jolla (Californië) konden nu het DNA van het SV-40-virus identificeren nadat dit in de cel was binnengedrongen. Dit was een uiterst moeilijke opdracht omdat men één enkele molecule DNA van het virus moest ontdekken tussen de massa DNA van de cel, massa die honderdduizenden keren groter was. De geleerden konden bewijzen dat dit virale DNA zich in de chromosomen - dus precies in het genetisch materiaal - koncentreert. Het genetisch materiaal van het virus (of een deel ervan) blijft aldus in het genetisch materiaal van de cel gestabiliseerd die aldus wordt hervormd in een potentiële kankercel. Ook in menselijk sarcoomweefsel (o.a. kankergezwel van skelet) werden virusachtige deeltjes ontdekt.

De Amerikaanse ontdekking is trouwens niet de eerste in die aard. Al sedert een jaar of twee bestaat er een even sterk vermoeden dat een virus, met name het EB-virus, dat naar zijn beide ontdekkers Epstein en Barr werd genoemd, een grote rol speelt bij het ontstaan van het Burkitt-lymfoma. Dit soort van kwaal komt bijna uitsluitend voor bij mensen die leven in welbepaalde streken van Uganda. Vooral kinderen worden getroffen. Er bestaat een sterk vermoeden dat de kwaal door insekten wordt overgedragen. In de cellen van het lymfoma (lymfekanker) konden EB-virussen gevonden worden. In weefselculturen gaan de met EB-virussen besmette cellen zich sneller ontwikkelen als normaal, hetgeen een typische eigenschap van kanker is.

Zeer onlangs is door Dr. Priori en Dr. Dmochowski in de Verenigde Staten onomstotelijk vastgesteld dat een weefselkweek, afkomstig van menselijke leukemiecellen, virusdeeltjes produceert die niet te onderscheiden zijn van het muizeleukemievirus. Het is echter nog niet definitief bewezen dat dit virus leukemie bij mensen veroorzaakt.

In de melk van enkele vrouwen zijn door de Amerikaan Moore virusdeeltjes gevonden, die morfologisch niet te onderscheiden zijn van de melkklierkankervirussen (Bittner-virus) bij de muis. S.M. Sirsat, J.C. Paymaster en A.B. Vaidya konden aantonen dat deze virusdeeltjes veel frekwenter voorkomen bij de Parsistam, afstammelingen van volgelingen van Zoroaster die 1200 jaar geleden uit Perzië naar Indië vluchtten. Borstkanker komt bij Parsivrouwen drie maal meer voor dan bij de Indiërs.

In het voorjaar 1970 vond Temin een enzym dat de omzetting RNA-DNA catalsyeert. Door dit RNA-dependent-DNA-polymerase kan, met RNA als voorbeeld, DNA worden opgebouwd uit de aangeboden bouwstoffen. Volgens S. Spiegelman komt dit enzym voor bij alle onderzochte RNA-tumorvirussen. Ook het virusdeeltje uit de moedermelk vertoont deze activiteit. Verder vond R.C. Gallo dit enzym ook in de witte bloedcellen van leukemie-patiënten.

In normale omstandigheden wordt de kankeractiviteit onderdrukt. De virale genetische informatie is echter als een tijdbom, die door bepaalde prikkels tot ontploffing kan worden gebracht. Exogene factoren zoals bestraling, scheikundige stoffen, roken en endogene prikkels zoals veroudering kunnen de onderdrukking van de kankeractiviteit verhinderen en tot kankerontaarding leiden.

De theorie van Bentvelzen luidt als volgt: Bij iedere muis zit in één van zijn chromosomen een DNA-kopie van het virus-RNA. Deze kopie wordt normaliter niet afgelezen (er wordt geen boodschapper-RNA gemaakt) zodat geen virus kan vrijkomen. Dat vrijkomen wordt verhinderd door de produktie van een repressor door een regulatorgen, zoals door Jacob en Monod gevonden is voor de regulatie van genwerking bij bacteriën.

Door mutaties in het regulatorgen of het operatorgen zoals wij die menen gevonden te hebben, kan de virus vrijkomen door het (tijdelijk) buiten werking stellen van het repressiesysteem door bestraling óf door kankerverwekkende stoffen óf door ouderdom.

Volgens de Amerikaan Huebner wordt alle kanker veroorzaakt door een genetisch over gebracht RNA-kankervirus, uit de groep van de leukemie- en sarvoomvirussen.

Een heel interessante gedachtengang van Huebner is dat zijn oncogeen gedurende embryogenese ingeschakeld zou zijn. Inderdaad zijn er vele aanwijzingen dat viruseiwitten in het embryo gemaakt worden. Behalve bij enkele kankerstammen ziet men bij volwassen dieren deze eiwitten niet meer. Alleen bij veroudering of kankerinductie ziet men ze weer verschijnen. Huebner veronderstelt nu dat deze genetische overgebrachte virussen (of viroïden) een rol in de ontwikkeling van het embryo zouden spelen, hetgeen zeer aannemelijk klinkt. Kanker zou dan hernieuwde embryogenese zijn.

[p. 44]

Bij melkklierkanker bij muizen, veroorzaakt door veroudering kon Heyman deeltjes terugvinden, die ook weer bij andere ‘oude’ muizen tumoren konden verwekken.

De virale etiologie van kanker staat nu wel vast. Ook is de richting aangegeven waarin de opzoekingen verder moeten gaan om een afdoend wapen tegen kanker te ontwikkelen. Rekening houdend met het feit dat 1 op 4 mensen sterft aan kanker, in de USA 335.000 per jaar, waaronder 30.000 van borstkanker alleen, loont het de moeite de nodige gelden te besteden aan kankerbestrijding. Nixon heeft voor 1971 100 miljoen dollar voorzien voor de verzorging van kankerlijders. Een peulschilletje vergeleken met de 24 miljard dollar die werden uitgegeven voor de maanlanding. Met een analoog bedrag en oprichting van een soort NASA voor kankerbestrijding zou het kankerprobleem nogal snel kunnen worden overwonnen.

Intussen is het volgens J. Lederberg nodig de nadruk te leggen op de preventie van kanker door het wegnemen van bepaalde milieufactoren. Van jaar tot jaar stijgt het aantal gevallen van longkanker veroorzaakt door sigarettenroken en toch wordt hiervoor weinig of niets gedaan. België staat op het gebied van informatie over het gevaar van het roken nog mijlen ten achter ten opzichte van de meeste beschaafde landen. Vermeldenswaard is ook dat recente proeven hebben bewezen dat een condensaat van vervuilde stadslucht rattecellen, besmet met muizeleukemievirus, tot kankercellen doet ontaarden.

Bestrijding van kanker zal in de toekomst o.a. gebeuren door vaccinatie tegen bepaalde kankervirussen. Dit is reeds gelukt bij dieren als bescherming tegen het polyomavirus.

Al is de richting voor de research aangeduid, de af te leggen weg is nog lang!

Op het gebied van de studie van het verouderingsproces is de laatste tijd veel vooruitgang geboekt door de betere kennis van de celfuncties op moleculaire schaal.

Er is een sterk vermoeden dat het verouderingsproces het gevolg is van de ontaarding van het genetisch substratum dat de celontwikkeling dirigeert. Geleidelijk treden fouten op bij de kopie van het genoom. De nauwkeurigheid bij het afdrukken van de DNA-moleculen neemt progressief af en tenslotte kan de kern de celfunktie niet meer leiden. Volgens Burck vormt het lichaam met het verouderen antistoffen tegen zijn eigen weefsels, die als lichaamsvreemd worden ervaren omdat ze hun oorspronkelijke samenstelling gaandeweg hebben verloren.

Tenslotte speelt de aanwezigheid van een toenemend aantal vrije radikalen, instabiele chemische stoffen met een oneven electronenaantal een rol in het verouderingsproces. Al deze factoren kunnen worden bestreden en het leven van de mens zal gaandeweg kunnen worden verlengd.

Vele medici zijn bevreesd voor deze evolutie en hopen dat in de eerste plaats de achteruitgang van de hersenfuncties kan worden voorkomen. Niet het overleven, maar het voorkomen van seniliteit is het primordiale probleem. Terecht zei R. Held in ‘Les Dieux ont soif’ van A. France: ‘Si vous nous donnez l'immortalité, donnez-nous en même temps la fontaine de Jouvence’.

Eugenetica op moleculaire schaal

De talrijke aanwinsten op het gebied van de moleculaire biologie hebben nieuwe mogelijkheden geopend op het terrein van de eugenetica. Verbetering van het genetisch substratum, zowel correctie van het defecte genoom als creatie van nieuwe genetische eigenschappen om te komen tot een homo sapientior, kan op 2 verschillende manieren gebeuren nl. door algenie en door euphenetica.

1. Algenie of biological engineering

Deze methode bestaat in het uitvoeren van gerichte mutaties. Men kan een onderscheid maken tussen negatieve algenie, waarbij genetische fouten worden hersteld en positieve algenie, waarbij nieuwe eigenschapen worden geschapen of interessante genen van verschillende individuen worden gerecombineerd.

Volgens de Nobelprijswinnaar A.L. Tatum van het Rockefeller Institute, zal de algenie vlugger worden verwezenlijkt dan wij vermoeden: het zal in de toekomst mogelijk zijn genetische programma's te laten schrijven door computers. R.L. Sinsheimer meent dat het reeds binnen 25 jaar mogelijk zal zijn geprogrammeerde boodschappen in te brengen in het genoom. Volgens deze bioloog wijzen de 200.000 kinderen die per jaar geboren worden in de U.S.A. met genetische afwijkingen op de noodzaak van deze ingreep. Andere biologen, waaronder de Nobelprijswinnaars Perutz, J. Lederberg en J. Monod menen dat het nog lang zal duren vooraleer de genen door gerichte mutaties zullen kunnen beïnvloed worden. Vergeten we niet dat er 1 miljard nucleotiden verspreid liggen over de 46 chromosomen van de menselijke eicel. Hoe zal men het onderscheid maken tussen een gezond en een beschadigd gen?

Sinds zeer korte tijd is dank zij een volledig nieuwe techniek, nl. de fusie van gekweekte cellen van zoogdieren en mens (celhybridisatie), een begin gemaakt met het in kaart brengen van de chromosomen van de mens. Zo kan een nieuwe techniek de kennis plots sprongsgewijze sterk doen toenemen en voorspellingen zoals deze van Tatum waar maken.

Sommige biologen en theologen maken ethische bezwaren tegen ‘biological engineering’. S. Luria heeft schrik voor de grote gevaren verbonden aan het verkeerd gebruik van de algenie. De bioloog J. Shapiro, die meehielp aan de afzondering van een gen, heeft zijn biologische loopbaan opgegeven, omdat hij schrik had voor het mogelijk misbruik door bepaalde regeringen van de genetische verworvenheden. De protestantse theoloog P. Ramsey en de katholieke moraal-theoloog B. Häring van de Academia Alfonsiana te Rome, gaan akkoord met het vervangen van zieke genen door gezonde, maar menen dat het niet gerechtvaardigd is positieve algenie toe te passen en nieuwe genen te creëren om de z.g. perfecte mens te maken.

[p. 45]

Intussen zijn reeds verschillende technieken op punt gesteld, waardoor een zekere vorm van algenie mogelijk is.

a) Transformatie

Door middel van deze methoden kunnen organismen nieuwe genen opnemen uit hun omgeving en deze DNA-moleculen opbouwen in het genetisch apparaat van de cel en doorgeven aan hun nageslacht. Dit is bij bacteriën herhaaldelijk gelukt. Bij betere kennis van de factoren die de cel permeabel maken voor vreemd genetisch materiaal, kan deze methode ook leiden tot het inbrengen van geplande genetische instructies in de cellen van de hogere organismen. Een typisch voorbeeld van transformatie is de overdracht van resistentie van bacteriën tegenover antibiotica (R-factor) van resistente naar gevoelige stammen. In Japan zijn op deze manier talrijke aquariumvissen uitgeroeid doordat niet pathogene bacteriën hun ingebouwde R-factor hebben doorgegeven aan bacteriën die pathogeen zijn voor vissen en die oorspronkelijk gevoelig waren voor antibiotica. In deze overdracht van de R-factor schuilt ook het gevaar voor de mens van het systematisch toedienen van antibiotica als groeifactor aan slachtvee.

Bij de mozaïekvirus van de tabaksplant is het mogelijk 1 van de 6.000 informatiefactoren in de nucleïnezuren te veranderen en een nieuw virus, die een verschillende ziekte veroorzaakt, te verkrijgen. Experimenten van A.S. Fox en G.B. Yoon (Wisconsin University) konden aantonen dat men kenmerken van bananevliegen kan veranderen door de eieren te bewerken met een kernzuuroplossing afkomstig van andere vliegen. De opgedrukte eigenschappen, vlekken op de vleugels, bleken erfelijk te zijn: 7 generaties lang kon men ze volgen in de nakomelingen.

Hier wordt een DNA-segment uit de kernzuuroplossing opgenomen in de gastheer DNA.

E. en W. Szybalski hebben zelfs het genetisch materiaal in menselijke cellen veranderd door deze te behandelen met DNA, afkomstig van andere menselijke cellen. Dezelfde methode kan men ook toepassen op de embryonen van zoogdieren: door micromanipulatie kan men het genetisch substraat blijvend veranderen.

Cellen uit de blastocyt (zeer vroeg ontwikkelingsstadium) van een muis met pigment, ingespoten in een andere pigmentloze muizenembryo in het blastocytenstadium, koloniseren dit embryo ten dele, wat leidt tot vorming van een chimera of mozaïekindividu met pigmenthoudende en pigmentloze vlekken.

B. Mintz bracht twee zeer jonge embryo's van muizen bij elkaar in een pleegmoeder en verkreeg een levende soort supermuis, ontstaan uit de samensmelting van de twee afzonderlijke embryo's. Sinds '65 brachten 1000 supermuizen 35.000 normale jongen ter wereld.

b) Transductie

Bij middel van virussen is het mogelijk een genetische boodschap in te brengen in een cel. R. Sinsheimer stelt voor diabetes te behandelen door nieuw genetisch materiaal met de instructies voor de produktie van insuline in de gastheercel binnen te brengen bij middel van virussen.

In mei 70 berichtten W.F. Anderson (Director of the Section of Human Biochemistry; National Hearth and Lung Institute) en medewerkers dat ze bij konijnen dank zij een boodschapper RNA en 3 start-factoren (M₁ M₂ M₃) in staat waren de aanmaak van hemoglobine op gang te brengen in de polyribosomen van de reticulocyten. Ze hopen nu deze methode te kunnen toepassen bij ‘Cooley's bloedarmoede’ bij de mens, waarbij te weinig bêtahemoglobine wordt gevormd: stimulatie van Hgb-produktie in vitro in de ribosomen van de onrijpe rode bloedcellen.

Als we de genetische boodschap kennen, die winterslaap induceert, kunnen we die inplanten bij de mens. Kruising van 2 soorten hamsters met en zonder hibernatie, bewijst dat de winterslaap genetisch wordt bepaald. De dieren die hiberneren blijven veel langer leven dan deze zonder hibernatie. Een vleermuis wordt 20 jaar oud! Als de mens bv. 's nachts zou ‘winterslapen’ zou hij minder vlug verouderen.

2. Euphenetica

Met deze methode wordt de aktiviteit van de genen tijdens de ontwikkeling beïnvloed door hormonen en scheikundige stoffen of wordt het milieu zo goed mogelijk aangepast aan het genetisch potentiaal.

Deze ‘survival despite the handicap’ kan de natuurlijke selectie vervangen. Daar waar het genotype zelf niet kan gecorrigeerd worden, moet de genenactiviteit zo worden onderdrukt of gestimuleerd dat het phenotype (produkt van genotypen en milieu) zich tot een gezond en aangepast individu ontwikkelt.

a) Aanpassing van milieu

Een voorbeeld van aanpassing van de uitwendige omstandigheden aan het genotype biedt ons het voorschrijven van een phenylalaninevrij dieet aan een zuigeling met phenylketonurie. Ook de operatieve ingreep op een kind met pylorusstenose (progressieve afsluiting van de maaguitgang kort na de geboorte) is een euphenetische maatregel. Pylorusstenose die 50 × meer voorkomt in voorbeschikte families zal door de overleving van de geopereerde kinderen toenemen bij de volgende generaties (huidige frekwentie bij de jongens 5 op 1000, bij meisjes 1 op 1000).

b) Beïnvloeding van de genenaktiviteit door hormonen, vitaminen, enzymen enz. (ontwikkelingsgenetica)

Omdat de cel zich door een variabele stofwisseling aan een wisselend milieu aanpast, vermoedde men reeds dat het genetisch informatiecentrum op uitwendige invloeden reageert. Pas de ontdekking dat actinomycine, hormonen en nog enkele substanties op het genoom inwerken, maakte een meer concrete voorstelling van het genoemde verband mogelijk.

Zo staat het vast dat vit. D zekere genen beïnvloedt en aanzet tot het vormen van een enzym, dat de cel toelaat calcium op te nemen.

Euphenetische beïnvloeding van het gedragspatroon is volgens Dobzhansky mogelijk zo we de factoren kennen die de desbetreffende genen beïnvloeden. Het vermogen een su-

[p. 46]

perego te ontwikkelen is biologisch bepaald. Alleen de aard van het tot ontwikkeling komend superego is cultureel bijgebracht. De psychiater Alexander Thomas van de New York University meent dat reeds babies een specifiek gedragspatroon vertonen. Als voorbeeld hiervan wijst Dobzhansky op het genetisch gefundeerd vermogen van het jonge kind zich tot een gezagsaanvaardende en ethiserende persoonlijkheid te ontwikkelen. Biologisch kan men een duidelijk onderscheid maken tussen gewillige en weerstandige gezagsaanvaarders. Verder zijn de genetici allen akkoord om aan te nemen dat aanleg voor muziek en wiskunde sterk genetisch wordt bepaald. Natuurlijk moet de omgeving de mogelijkheid bieden om het genetisch potentiaal tot ontwikkeling te brengen. Een kat die verhinderd wordt te lopen zal bv. geen dieptezicht ontwikkelen. De rol van de euphenetica is wel het moeilijkste te interpreteren bij de beïnvloeding van de menselijke persoonlijkheid, waar de interactie tussen omgeving en erfelijkheid het grootst is.

De zeer ernstige geestesziekte schizophrenie is waarschijnlijk genetisch bepaald, al geeft deze genetische aanleg slechts ontwikkeling van het ziektebeeld onder invloed van bepaalde uitwendige omstandigheden. Naargelang de moleculaire biologen de hersenfuncties beter zullen leren kennen, zal het mogelijk zijn hiervoor beter aangepaste medicaties te ontwikkelen.

De geneticus Seymour Kessler van Stanford wijst de manipulatie van de gedragsgenen volledig af. Volgens hem moet de mens zijn plasticiteit bewaren om zich telkens opnieuw aan de veranderende uitwendige omstandigheden aan te passen. Ook G. Mc Clearn van het Institute for Behavorial Genetics af Colorado gaat akkoord met deze zienswijze.

Tijdens de embryonale ontwikkeling moet het mogelijk zijn door hormonale behandeling de hersenmassa te vergroten. Dit werd immers reeds door Zamenfoh (University California) bij ratten verwezenlijkt door het inspuiten van groeihormonen van de 7e tot de 12e zwangerschapsdag.

Door voorbehandeling met bepaalde antigenen hoopt men het menselijk organisme in staat te stellen ruilorganen aan te nemen zonder vorming van antistoffen.

c) In de toekomst zal het ook mogelijk zijn de functie van de lichaamscellen te veranderen om cellulaire defecten te corrigeren of om bepaalde stoffen te laten produceren. Men noemt deze vorm van euphenetica de genetica van de lichaamscellen of cellulaire genetica.

Men zou een weefselcultuur kunnen aanleggen met het doel een volledig orgaan op te bouwen. Dit kunstmatig gegroeid orgaan kan worden gebruikt voor orgaantransplantatie.

Ook tracht men de weefselculturen hormonen te laten produceren. Dit is reeds gelukt voor geslachtshormonen. Hopelijk wordt dit mogelijk voor menselijk groeihormoon, waaraan een enorm tekort is. Talrijke kinderen moeten nu dwergen blijven, bij gebrek aan menselijk groeihormoon, dat nog altijd uit menselijke hypophysen moet worden bereid, al is C.H. Li er in januari 71 in geslaagd dit HGH te synthetiseren.

De weefselculturen kunnen ook antigenen produceren, die gebruikt kunnen worden om het lichaam te leren een immunologische tolerantie te ontwikkelen tegenover ruilorganen en aldus afstoting te voorkomen.

Aan de weefselculturen kunnen door middel van DNA en RNA bepaalde instructies worden doorgegeven, waardoor zekere substanties zoals vaccins en antistoffen kunnen worden gesynthetiseerd. De algemene structuurformule van de antistoffen is sinds begin '69 opgehelderd door G. Edelman en medewerkers. Het heeft 3 ½ jaar werk gevraagd om 1 bepaalde antistof te verkrijgen: deze eiwitmolecule bestaat uit 19.996 atomen (H, C, N, O, S) en 132 aminozuren.

Het zal nog heel wat tijd vragen vooraleer het immunologisch probleem langs synthetische weg kan worden opgelost. Produktie door biologische machines zal veel vlugger gebeuren, volgens R. Brown binnen de 15 jaar. Hij baseert deze bewering op de proeven van Nirenberg en Matthaei, die erin geslaagd zijn aminozuren op te bouwen op basis van de instructies gegeven door een triplet van nucleotiden.

Volgens M. Singer moet het mogelijk zijn een geamputeerd lidmaat te laten regenereren, zoals dit bij salamanders gebeurt. M. Singer kan deze regeneratiecapaciteit ontwikkelen bij kikvorsen, waarbij normaliter de geamputeerde ledematen niet opnieuw aangroeien. De oplossing van dit probleem bij de mens vraagt betere kennis van het fascinerend proces van de celdifferentiatie.

Hoe komt het dat in een menselijk embryo zekere genen worden gestimuleerd, zodat reeds 1 week na de conceptie volledig identieke cellen zich tot cellen beginnen te ontwikkelen met totaal verschillende kenmerken? Waarschijnlijk gebeurt dit door onderdrukking van bepaalde genenactiviteiten in zekere cellijnen. Repressie van deze genenactiviteit gebeurt door eiwitten, die zich om de DNA-keten wikkelen en verhinderen dat de gecodeerde boodschap wordt doorgegeven aan een mRNA. Enkele van de repressoren van bacteriën zijn nu reeds gekend. Het is mogelijk dat deze repressoren bij hogere organismen behoren tot de klasse van de histonen. Ook enkele enzymen werden afgezonderd, die in staat zijn de genetische activiteit te stimuleren door het vrijmaken van de repressoren van de DNA-keten.

Kennis van de enzymen of hormonen die tekort schieten bij het opheffen van de repressie van de genen die tot insulineproduktie stimuleren, zou de oplossing kunnen brengen voor het probleem van diabetes.

Sommige biologen stellen voor een hybriedorganisme op te bouwen, bestaande uit menselijke en dierlijke cellen, waarbij bepaalde karaktertrekken menselijk en andere dierlijk zouden zijn. Haldane heeft voorgesteld op die manier een wezen op te bouwen half mens half aap, dat meer geschikt zou zijn voor interplanetaire reizen.

Tenslotte kan door onderzoek van de embryonale cellen in een zeer vroeg stadium het geslacht van de vrucht worden bepaald.

Trophoblastcellen kunnen uit 5 dagen oude konijnenblastocyten door middel van micromanipulatie en uit

[p. 47]

oudere schapenblastocyten door middel van excisie worden verwijderd. Deze ingesneden embryonen bleken zich in de kweekvloeistof te herstellen en na transplantatie van het genezen embryo in voedsters, kwamen normale jongen ter wereld. Op deze wijze kan het geslacht van nakomelingen van tevoren worden bepaald, door snel onderzoek van de uitgesneden trophoblast op het al of niet voorkomen van sex-chromatine. Het moet aldus, volgens het recent Internationaal Congres van genetici te Tokio in '69, binnen afzienbare tijd mogelijk zijn zeer vroeg het geslacht van de menselijke vrucht te bepalen. Dit heeft zijn belang bij sommige geslachtsgebonden erfelijke ziekten zoals de hemofilie of bloederziekte, waarbij alleen de mannelijke individuen worden aangetast. Na onderzoek van het embryo kan een mannelijke vrucht worden vernietigd.

Culturele erfenis

De mens verschilt niet alleen kwantitatief maar waarschijnlijk ook kwalitatief van andere organismen.

Waarin het kwalitatief verschil ligt weten we niet, ook niet of er wel een kwalitatief verschil bestaat.

Kwantitatief verschillen we sterk van andere organismen. We hebben bv. een beter ontwikkeld zenuwstelsel. Als gevolg hiervan hebben we een beter geheugen. We kunnen ook redeneren. Dieren kunnen ook redeneren, maar veel minder.

Wij hebben een ingewikkelde methode van communicatie uitgevonden: de spraak. Andere organismen communiceren ook door middel van geluiden, maar hebben geen echte spraak. Volgens J. Monod is de spraak één van de belangrijkste drijfveren van de menselijke evolutie: ‘Il est impossible de ne pas supposer qu'entre l'évolution privilégiée du système nerveux central de l'Homme et celle de la performance unique qui le caractérise, il n'y ait pas eu un couplage très étroit, qui aurait fait du langage non seulement le produit, mais l'une des conditions initiales de cette évolution.

L'hypothèse qui me paraît la plus vraisemblable est que, apparue très tôt dans notre lignée, la communication symbolique la plus rudimentaire, par les possibilités radicalement neuves qu'elles offrait, a constitué l'un de ces “choix” initiaux qui engagent l'avenir de l'espèce en créant une pression de sélection nouvelle; cette sélection devait favoriser le développement de la performance linguistique elle-même et par conséquent celle de l'organe qui la sert, le cerveau.’

Tenslotte heeft de mens ook geleerd zijn boodschappen neer te schrijven.

Al deze communicatiemethoden, de redeneringsmogelijkheden, het opslaan van informatie in ons centraal zenuwstelsel, de potentie om deze informatie terug op te nemen, opnieuw te beredeneren en mee te delen, gaven ontstaan aan de culturele erfenis, eigen aan de mens. Deze erfenis omvat spraak, religie, muziek, literatuur, kunst, technologie en wetenschap.

Geen ander organisme heeft dit type van culturele erfenis toegevoegd aan zijn biologische erfenis. Ieder voor zich verwerft deze culturele bagage en geeft deze door aan zijn medemens en op een cumulatieve wijze ook aan het nageslacht, vooral door middel van het onderwijs.

De culturele erfenis kan niet bestaan zonder de biologische erfmassa: onze hersenen werden gevormd volgens de richtlijnen van de DNA-moleculen. De twee soorten erfenissen zijn complementair.

Volgens J. Monod lopen deze erfenissen ook tijdens de evolutie parallel: ‘Les extraordinaires performances que la langue à la fois représente et autorise, sont évidemment associées au développement considérable du système nerveux central chez Homo sapiens: développement qui constitue d'ailleurs son trait anatomique le plus distinctif.

On peut affirmer aujourd'hui que l'évolution de l'Homme, depuis ses plus lointains ancêtres connus, a porté avant tout sur le développement progressif de la boîte crânienne, donc du cerveau. Il a fallu à cela une pression de sélection orientée, continue, et soutenue depuis plus de deux millions d'années. Pression de sélection considérable, car cette durée est relativement courte, et spécifique car on n'observe rien de semblable dans aucune autre lignée: la capacité crânienne des singes antropoïdes modernes n'est guère plus grande que celle de leurs ancêtres d'il y a quelques millions d'années.’

Stilaan begint de wetenschap ook in te zien hoe deze culturele erfenis wordt gestockeerd in ons zenuwstelsel. De grootste overwinning van de twintigste eeuw zou wel eens de betere kennis van de werking van de hersenen kunnen zijn.

Dr. Robert Clara