Decennia lang hebben genetici zich verbaasd over een vreemd fenomeen:genen in de genomen van mensen en andere zoogdieren lijken soms van positie te veranderen vergeleken met hun schijnbare voorouderlijke tegenhangers. Het geaccepteerde dogma binnen de evolutionaire biologie, dat stelt dat de volgorde van genen niet gemakkelijk van generatie op generatie verandert, staat op gespannen voet met de wijdverbreide observatie dat genclusters vaker worden geschud en omgekeerd dan eerder werd aangenomen.

Nu geloven wetenschappers onder leiding van het Wellcome Sanger Instituut en de Universiteit van Genève dat ze het lang gezochte mechanisme hebben blootgelegd dat verantwoordelijk is voor dit raadsel, waarbij grote DNA-lussen betrokken zijn die interageren met en leiden tot genetische uitwisselingen waarbij chromosomale gebieden van miljoenen letters lang betrokken zijn. De studie, gepubliceerd in Science Advances, lost een groot deel van de verwarring op over het behoud van genensyntenie:het idee dat de rangschikking van genclusters relatief consistent is tussen verwante soorten in de evolutionaire geschiedenis.

Zoals beschreven in het rapport vinden deze genomische inversies plaats via een moleculaire machinerie – bekend als niet-allelische homologe recombinatie (NAHR) – waarbij twee DNA-segmenten, niet noodzakelijkerwijs op hetzelfde chromosoom, die toevallig een significante identiteit delen, op elkaar inwerken en leiden tot breuk op de overeenkomende locaties. Genetisch materiaal van deze verschillende chromosomale posities kan bij een dergelijke recombinatie verwisselen of omgekeerd worden, waardoor de oriëntaties van hele genclusters binnen chromosomen veranderen of veranderen.

“Bij zoogdieren weten we dat chromosomen voorkomen in mannelijke en vrouwelijke varianten met verschillende evolutionaire geschiedenissen. We hebben een opvallende opeenstapeling van NAHR-gebeurtenissen waargenomen – frequenter vergeleken met autosomen of zelfs geslachtschromosomen bij andere gewervelde dieren – op de mannelijke geslachtschromosomen van talrijke organismen, van vogelbekdier tot muis, rundvee, kat, makaak, gibbon, mens en mensapen”, legt Dr. Manuel Campos van het Wellcome Sanger Institute, hoofdauteur van het onderzoek, uit.

NAHR kan ook voorkomen tussen DNA-segmenten die afkomstig zijn van dezelfde gedupliceerde locus op dezelfde chromosoomarm; dit zou bijvoorbeeld kunnen gebeuren na genduplicatiegebeurtenissen. Genclustering – vooral op geslachtschromosomen – is ook voorgesteld om de genregulatie te bevorderen, bijvoorbeeld omdat genburen vaak coderen voor eiwitten die deel uitmaken van dezelfde moleculaire routes of biologische processen.