Nieuw onderzoek door een wetenschapper van het Milner Center for Evolution aan de Universiteit van Bath suggereert dat "egoïstische chromosomen" verklaren waarom de meeste menselijke embryo's heel vroeg sterven. De studie, gepubliceerd in PLoS Biology , wat uitlegt waarom visembryo's prima zijn, maar helaas overleven menselijke embryo's vaak niet, heeft gevolgen voor de behandeling van onvruchtbaarheid.

Ongeveer de helft van de bevruchte eitjes sterft heel vroeg, nog voordat een moeder weet dat ze zwanger is. Tragisch genoeg zullen veel van degenen die overleven om een ​​erkende zwangerschap te worden, na een paar weken spontaan worden afgebroken. Dergelijke miskramen komen zowel opmerkelijk vaak voor als zeer verontrustend.

Professor Laurence Hurst, directeur van het Milner Center for Evolution, onderzocht waarom het, ondanks honderdduizenden jaren van evolutie, nog steeds zo relatief moeilijk is voor mensen om een ​​baby te krijgen.

De directe oorzaak van veel van deze vroege sterfgevallen is dat de embryo's het verkeerde aantal chromosomen hebben. Bevruchte eieren moeten 46 chromosomen hebben, 23 van moeder in de eieren, 23 van vader in het sperma.

Professor Hurst zei:"Heel veel embryo's hebben het verkeerde aantal chromosomen, vaak 45 of 47, en bijna al deze sterven in de baarmoeder. Zelfs in gevallen zoals het syndroom van Down met drie exemplaren van chromosoom 21, zal ongeveer 80% helaas niet het op termijn."

Waarom zou winst of verlies van één chromosoom dan zo vaak voorkomen als het ook zo dodelijk is?

Er zijn een aantal aanwijzingen die Hurst heeft samengesteld. Ten eerste, wanneer het embryo het verkeerde aantal chromosomen heeft, is dit meestal te wijten aan fouten die optreden wanneer de eieren bij de moeder worden gemaakt, niet wanneer het sperma bij de vader wordt gemaakt. In feite heeft meer dan 70% van de gemaakte eieren het verkeerde aantal chromosomen.

Ten tweede gebeuren de fouten in de eerste van twee stappen bij de vervaardiging van eieren. Deze eerste stap, was al eerder opgemerkt, is kwetsbaar voor mutaties die het proces verstoren, zodat de mutatie "egoïstisch" in meer dan 50% van de eieren kan sluipen, waardoor het partnerchromosoom wordt vernietigd, een proces dat bekend staat als centromere aandrijving. Dit is goed bestudeerd bij muizen, lang vermoed bij mensen en eerder gesuggereerd dat het op de een of andere manier verband houdt met het probleem van chromosoomverlies of -winst.

Wat Hurst opmerkte, was dat bij zoogdieren een egoïstische mutatie die dit probeert te doen maar faalt, resulterend in een ei met één te veel of één te weinig chromosomen, nog steeds evolutionair beter af kan zijn. Bij zoogdieren is het, omdat de moeder de zich ontwikkelende foetus in de baarmoeder continu voedt, evolutionair gunstig voor embryo's die zich ontwikkelen uit defecte eieren om eerder verloren te gaan in plaats van naar de volledige termijn te worden gedragen. Dit betekent dat de overlevende nakomelingen het beter doen dan het gemiddelde.

Hurst legde uit:"Deze eerste stap van het maken van eieren is vreemd. Het ene chromosoom van een paar gaat naar het ei, het andere wordt vernietigd. Maar als een chromosoom 'weet' dat het vernietigd zal worden, heeft het niets te verliezen, dus Opmerkelijk recent moleculair bewijs heeft aangetoond dat wanneer sommige chromosomen detecteren dat ze op het punt staan ​​vernietigd te worden tijdens deze eerste stap, ze hun gedrag veranderen om te voorkomen dat ze vernietigd worden, wat mogelijk chromosoomverlies of -winst kan veroorzaken, en de dood van het embryo.

"Opmerkelijk is dat als de dood van het embryo de andere nakomelingen van die moeder ten goede komt, omdat het egoïstische chromosoom vaak in de broers en zussen zit die het extra voedsel krijgen, de mutatie beter af is omdat het embryo's doodt".

"Vissen en amfibieën hebben dit probleem niet", merkte Hurst op. "In meer dan 2000 visembryo's werd er niet één gevonden met chromosomale fouten van moeder". De tarieven bij vogels zijn ook erg laag, ongeveer 1/25e van de snelheid bij zoogdieren. Dit, merkt Hurst op, is zoals voorspeld omdat er enige concurrentie is tussen nestjongen nadat ze zijn uitgekomen, maar niet eerder.

Daarentegen is chromosoomverlies of -winst een probleem voor elk zoogdier dat is bekeken. Hurst merkte op:"Het is een nadeel van het voeden van onze nakomelingen in de baarmoeder. Als ze vroeg sterven, profiteren de overlevenden ervan. Het maakt ons kwetsbaar voor dit soort mutaties."

Hurst vermoedt dat mensen inderdaad bijzonder kwetsbaar zijn. Bij muizen geeft de dood van een embryo middelen aan de overlevenden in hetzelfde broed. Dit geeft ongeveer 10% meer overlevingskans van de anderen. Mensen krijgen echter meestal maar één baby tegelijk en de vroege dood van een embryo stelt een moeder in staat zich snel weer voort te planten - ze wist waarschijnlijk niet eens dat haar ei was bevrucht.

Voorlopige gegevens laten zien dat zoogdieren zoals koeien, met één embryo per keer, bijzonder hoge embryosterftecijfers lijken te hebben als gevolg van chromosomale fouten, terwijl die met veel embryo's in een broedsel, zoals muizen en varkens, iets lagere sterftecijfers lijken te hebben.

Het onderzoek van Hurst suggereert ook dat lage niveaus van een eiwit genaamd Bub1 verlies of winst van een chromosoom kunnen veroorzaken bij zowel mensen als muizen.

Hurst zei:"De niveaus van Bub1 dalen naarmate moeders ouder worden en naarmate het aantal embryonale chromosomale problemen toeneemt. Het identificeren van deze suppressor-eiwitten en het verhogen van hun niveau bij oudere moeders zou de vruchtbaarheid kunnen herstellen.

"Ik hoop ook dat deze inzichten een stap zullen zijn om die vrouwen te helpen die moeilijkheden ondervinden om zwanger te worden of een herhaalde miskraam hebben."