Genoom van de kip ontrafeld
Een internationaal consortium van ruim 170 onderzoekers uit meerdan tien landen heeft het genoom van de kip ontrafeld. Daarmee is na demens, muis,rat en zebravis de eerste vogel genetisch in kaart gebracht. De ontrafelingbetekent wetenschappelijk en economisch een mijlpaal omdat de kip een onderzoeksdieris waarover al veel bekend is en van eminent belang is voor de wereldvoedselvoorziening.De Nederlandse inbreng komt van vijf onderzoekers van Wageningen Universiteit.Zij zijn medeauteur van drie artikelen over het genoom van de kip die inNature van 9 december verschijnen.
Met de ontrafeling van het kippengenoom is niet alleen de eerste vogel,als vertegenwoordiger van de 9600 andere vogelsoorten, maar ook het eerstelandbouwhuisdier genetisch gekarteerd. Het International Chicken GenomeSequencing Consortium onder leiding van Richard Wilson van Washington Universityin St. Louis constateert dat het genoom van de kip ongeveer zestig procentkleiner is dan dat van de mens. Het kippengenoom telt ca een miljard bouwstenen,zgn. basenparen; bij de mens zijn dat er ruim drie miljard. Het lagereaantal bij de kip ligt voornamelijk aan het feit dat er minder zogenaamdniet-functioneel DNA in het genoom van de kip voorkomt. Op basis van hunbevindingen schatten de onderzoekers dat het kippengenoom 20.000 tot 23.000eiwitcoderende genen omvat. Dat is mogelijk iets lager dan dat bij zoogdierenen de mens (20-25.000). Alle gegevens zijn gedestilleerd uit het DNA van éénhen.
De Wageningse medeauteurs Martien Groenen, Jan Aerts, Henk Bovenhuis,Richard Crooijmans en Jan van der Poel en andere medewerkers van de leerstoelgroepFokkerij en genetica concentreerden zich in het onderzoek naar het genoomvan de kip op het koppelen van brokstukken DNA aan een van de 39 chromosomenvan de kip. De lengte van de chromosomen, waarvan de DNA-volgorde nu isontrafeld, varieert sterk. De kleine chromosomen beslaan circa 6 tot 7miljoen bouwstenen (basenparen), de grootste wel 140 miljoen. Door de brokstukkenmet de opgehelderde DNA-volgorde te koppelen aan een specifieke locatieop een chromosoom, ontstaat een vrijwel compleet en gedetailleerd beeldvan dat chromosoom. Van circa een miljard bouwstenen is de DNA-volgordenu bekend en dit komt overeen met ongeveer negentig procent van het kippengenoom.
Een tweede team van wetenschappers onder leiding van HuanMing Yang vanhet Beijing Institute of Genomics in China publiceert gelijktijdig in Nature over het in kaart brengen van 2,8 miljoen variaties (SNP’s) in hetgenoom van verschillende commerciële kippenrassen. Deze informatieis onder meer van belang voor de pluimveefokkerij. De Wageningse onderzoekersvan Fokkerij en genetica maakten eveneens deel uit van dit onderzoeksteam.Zij onderzochten bij tien kippenrassen hoe frequent dergelijke SNP’svoorkomen. Het gros van deze variabelen komt bij alle rassen terug. Deonderzoekers constateren dat de raskenmerken, die vaak vooral met het uiterlijk,zoals kleur van het verenkleed worden aangeduid, nauwelijks zijn terugte vinden in de variatie van het genoom. Ook bij de ontrafeling van hetgenoom van de mens in 2001 bleken rassen niet genetisch onderscheidbaar.
Evolutie
Evolutionair gezien staan vogels, zoals de kip, tussen de mens (zoogdieren)en vissen. Vissen en zoogdieren deelden gezamenlijke voorouders meerdan 450 miljoen jaar geleden, terwijl dat voor vogels en zoogdieren zo’n310 miljoen jaar is. Met de genoominformatie van de kip is het nu betermogelijk deze evolutionaire gebeurtenissen te reconstrueren. Uit hetonderzoek blijkt dat ongeveer zes procent van het genoom goed overeenkomtmet een stuk genoom bij de mens. De helft van dit goed geconserveerde(bewaarde) genoomdeel bevat genen. De andere helft betreft DNA-segmentendie niet rechtsreeks deel uitmaken van genen. Opvallend daarbij is dateen groot deel van dit soort segmenten gevonden wordt in lange gebiedenin het genoom die geen genen bevatten, zgn. genwoestijnen. De betekenisvan deze genoomdelen is nog niet geheel duidelijk, maar ze hebben waarschijnlijkeen functie als regelelement bij het aansturen, zoals aan- en uitschakelen,van genen.
De evolutionaire afstand kip - mens is dusdanig groot dat de zes procentdie ze gemeen hebben volledig bestaat uit functionele elementen. Met deweinig verwante zebravis heeft de mens daarentegen alleen nog maar de eiwitcoderendegenen gemeen en niet de regelelementen. En in vergelijkingen van de mensmet de verwante muis, zien we dat veel genoomgebieden die zelfs geen directefunctie hebben toch veel overeenkomsten vertonen. Doordat bij het vergelijkenvan genomen de genen gaan opvallen tussen de betekenisloze genoomgebieden(gunstige signaalruisverhouding) kunnen het genoom van verschillende diereneen belangrijke bijdrage leveren aan het vergroten van de kennis van dewerking van genen bij de mens.
De kennis van de genen bij de kip zal sterk bijdragen aan onze kennisover de (vroege) embryonale ontwikkeling. Doordat een kippenembryo in eenei gemakkelijk is te observeren, gebruiken onderzoekers dit al langer omde embryonale ontwikkeling van gewervelde dieren, waaronder de mens, tebestuderen. Dit genoomonderzoek zal daarom ook bijdragen aan een beterbegrip over aangeboren afwijkingen bij de mens.
Voedselbron
De kip (Gallus gallus) is gedomesticeerd in Azië, meer dan 7500 jaargeleden. Alle huidige kippen stammen van deze soort die ook te boek staatals het Bankiva hoen (en internationaal als Red jungle fowl). In de loopvan de tijd zijn hieruit honderden rassen en lijnen (bijvoorbeeld mannelijkelijnen met veel borstvlees en vrouwelijke lijnen met een goede vruchtbaarheid)ontwikkeld, die vooral als landbouwhuisdieren miljoenen mensen voorzienvan vlees, eieren, veren en mest. De consumptie van kippenvlees en eierenneemt mondiaal nog steeds toe. Naar verwachting zal de kennis over de genenvan de kip en de gevonden variatie daarin, het in toenemende mate mogelijkmaken om te komen tot een verbetering van eigenschappen, onder andere ophet gebied van weerstand tegen ziekten en gedrag, zoals verenpikken.
NOOT VOOR DE REDACTIE
Nadere informatie bij prof.dr. Martien Groenen, leerstoelgroep Fokkerijen Genetica, Wageningen Universiteit, tel. 0317 483747, e-mail martien.groenen@wur.nl of bij dr. Richard Crooijmans, leerstoelgroep Fokkeij en Genetica, WageningenUniversiteit, tel. 0317 483192, e-mail richard.crooijmans@wur.nl of bijJac Niessen, wetenschapsvoorlichter Wageningen UR, tel. 0317 485003,e-mail jac.niessen@wur.nl.
De publicaties in Nature van 9 december 2004 zijn:
- Sequence and comparative analysis of the chicken genome provide uniqueperspectives on vertebrate evolution (article)
- A genetic variation map for chicken with 2.8 million singe-nucleotidepolymorphisms (article)
- A physical map of the chicken genome (letter to Nature)