Tweeling Mark (links) en Scott Kelly. Wetenschappers hebben een vergelijkbaar experiment ontworpen met een tweeling op de Mount Everest om te bepalen of veranderingen in de genexpressie van Scott te wijten waren aan ruimte of stress. Peter Kramer/NBC/NBC NewsWire via Getty Images

Je herinnert je misschien de NASA-tweelingstudie waarin 10 verschillende teams van onderzoekers astronaut Scott Kelly bestudeerden, die in 2015 en 2016 een jaar aan boord van het internationale ruimtestation ISS verbleef, en vergeleek hem met zijn identieke tweelingbroer, mede-astronaut Mark Kelly, die op aarde was achtergebleven.

Een deel van dat onderzoek omvatte het bestuderen en vergelijken van het DNA van de tweeling, en zoals dit Atlantische artikel beschrijft, het veroorzaakte opschudding toen talrijke nieuwsuitzendingen de resultaten verkeerd interpreteerden en ten onrechte meldden dat het DNA van Scott Kelly aanzienlijk was veranderd door zijn tijd in de ruimte. In werkelijkheid, zoals dit NASA-mediabericht uitlegt, Het DNA van Scott Kelly is niet fundamenteel veranderd. Maar onderzoekers observeerden wel veranderingen in genexpressie - dat wil zeggen, hoe genen reageren op de omgeving.

De meeste genexpressie van Scott keerde terug naar normaal nadat hij terug op aarde was geland. maar 7 procent van zijn genexpressie keerde niet terug. Zoals de NASA-releaseopmerkingen, dat verschil van 7 procent wijst op mogelijke veranderingen op langere termijn in genen die verband houden met Kelly's immuunsysteem, DNA-reparatie en botvormingsnetwerken. De veranderingen kunnen ook van invloed zijn op hoe Kelly's genen reageren op hypoxie, of zuurstofgebrek, en hypercapnie, de toestand van te veel koolstofdioxide in de bloedbaan. (Dit laatste is een potentieel probleem op het ISS, waar, zoals deze studie uit 2012 opmerkt, CO2-niveaus in de omgeving stijgen boven de normale atmosferische omstandigheden op aarde, en bemanningen rapporteren routinematig symptomen zoals hoofdpijn en lethargie.)

Ruimte of stress?

Maar werden de veranderingen in Scott Kelly's genexpressie veroorzaakt door in de ruimte te zijn, of gewoon het resultaat van een extreem stressvolle omgeving? Een manier om die vraag te beantwoorden zou zijn om bergbeklimmers op grote hoogte te bestuderen, waar de ijle atmosfeer en lage temperaturen zouden bijdragen aan stress, en vergelijk ze met een tweeling die op een lagere hoogte bleef.

Christoffel Mason, een universitair hoofddocent bij Weill Cornell Medicine in New York City, die de NASA-genexpressiestudie leidde, heeft een vergelijkbaar experiment ontworpen, met twee klimmers, Willie Benegas en Matt Moniz, die in mei een klim naar de top van de Mount Everest hebben gepland. Volgens een verslag in het tijdschrift Science, beide klimmers hebben een tweeling die op lagere hoogten blijft - een identieke tweeling voor Benegas en een twee-eiige tweeling voor Moniz - ter vergelijking. (Identieke tweelingen delen 100 procent van dezelfde genen, terwijl twee-eiige tweelingen 50 procent delen, volgens de Michigan State University Twin Registry.)

Dat is als alles volgens plan verloopt. De website van Outside Magazine meldde op 11 mei dat een regelgevend probleem in Nepal de klim zou kunnen belemmeren. Echter, Benegas zei in een e-mail van 14 mei dat de beklimming nog steeds bezig was, met de twee klimmers gericht op 20 mei als de dag om de top te bereiken.

Maar er is al wetenschappelijk bewijs dat het wagen naar grote hoogten op aarde de genexpressie kan veranderen. Zac Cheviron, een assistent-professor aan de Universiteit van Montana, is betrokken geweest bij onderzoek naar het effect van hoogte op de hertenmuis. Dat kleine schepsel onderscheidt zich door het meest extreme hoogtebereik te hebben van alle Noord-Amerikaanse zoogdieren, van onder de zeespiegel in Death Valley tot berghellingen van meer dan 14, 000 voet (4, 300 meter) omhoog.

Cheviron - die niet betrokken is bij de Everest-studie - zegt dat laaglander hertenmuizen, wanneer onderworpen aan gesimuleerde grote hoogte, veranderingen in genexpressie ervaren die de structuur van hun spieren beïnvloeden. De veranderingen in expressie zullen ervoor zorgen dat ze meer slow-twitch ontwikkelen, oxidatieve spiervezels, en om meer bloedvaten te laten groeien. Die veranderingen zijn een acclimatisatiereactie die de muizen in staat stelt om te gaan met de bergomgeving, waar de dunnere lucht het moeilijker maakt om de benodigde zuurstof aan het spierweefsel te leveren.

Veranderingen bootsen evolutie na — tot op zekere hoogte

Genexpressie is een uitbreiding van de fysiologie, genen omhoog en omlaag draaien, omdat het de overleving in die omstandigheden verbetert, Cheviron legt het uit. "Voor bepaalde eigenschappen plasticiteit die wordt aangedreven door genexpressie lijkt adaptatie na te bootsen zoals gedreven door evolutie, " hij zegt.

Maar dat is maar tot op zekere hoogte waar, benadrukt Cheviron. Hertenmuizen geboren op bergen, de afstammelingen van vorige generaties muizen die op grote hoogte zijn geëvolueerd, hebben een mutatie die hen in staat stelt dezelfde genen tot expressie te brengen die de spiervezels en bloedvaten aantasten op veel hogere niveaus dan de laaglandmuizen ooit zouden kunnen.

"Als je een laaglander neemt en ze blootstelt aan grote hoogten, krijgen ze genexpressie om meer bloedvaten te ontwikkelen, ' zegt Cheviron. 'Maar ze zullen er niet zoveel hebben als de hooglanders.'

Niet alle genexpressie-aanpassingen die laaglanders op grote hoogte maken, zijn noodzakelijkerwijs goede, of. Zoals dit artikel uit het Science-magazine uit 2014 beschrijft, veel Tibetanen die op grote hoogte leven, hebben genen geërfd die hun lichaam in staat stellen om zuurstof efficiënter te gebruiken, zonder een hoog aantal met hemoglobine beladen rode bloedcellen. Wanneer een laaglander zich in dezelfde hoge plaatsen waagt, zijn of haar lichaam zal proberen het hoofd te bieden door meer rode bloedcellen aan te maken - een verandering die het bloed dikker maakt, waardoor een persoon kwetsbaarder wordt voor bloedstolsels en beroertes.

Dat is nu interessant

Zoals dit Smithsonian-artikel uit 2016 beschrijft, Victoriaanse wetenschapper Francis Galton, een halfneef van Charles Darwin, was een van de eerste onderzoekers die vergelijkingen tussen tweelingen gebruikte om te bestuderen welke eigenschappen werden geërfd versus welke reacties op de omgeving waren.