Dit is wat er gebeurt als je hetzelfde dier opnieuw en opnieuw kloont

Onderzoekers uit Japan hebben één enkele muis steeds opnieuw gekloond, 57 generaties lang. Alle kopieën leken gezond en hadden een normale levensloop. Maar onder de motorkap stapelden de DNA-fouten zich op, tot het systeem crashte.

Onderzoekers van de Universiteit van Yamanashi begonnen in januari 2005 aan een experiment dat je gerust episch mag noemen. Ze namen één vrouwelijke muis als startpunt en kloonden haar via kerntransplantatie. Dat is een techniek waarbij je de kern van een lichaamscel in een lege eicel plaatst. Toen de kloon drie maanden oud was, namen ze daar weer cellen van af en maakten ze een volgende generatie. Zo gingen ze door, jaar na jaar. Ze maakten drie tot vier generaties per jaar. In totaal produceerden ze meer dan 1.200 gekloonde muizen uit dat ene originele dier.

Eerst ging het beter, toen slechter

Het vreemde is: in het begin leek klonen juist steeds makkelijker te worden. Tot en met generatie 26 steeg het slagingspercentage gestaag, zo blijkt uit de studie, tot zo’n 15 procent. DNA-analyses lieten op dat moment geen noemenswaardige verschillen zien tussen de eerste en de 25e generatie. De onderzoekers dachten aanvankelijk dat ze eindeloos konden doorgaan.

Dat bleek te optimistisch. Vanaf ruwweg generatie 27 begon het geboortepercentage te dalen. Eerst langzaam, dan steeds sneller. Bij generatie 57 resulteerde nog maar 0,6 procent van de pogingen in een levend dier. Generatie 58 haalde het niet: alle muizen stierven de dag na hun geboorte.

Leestip: Chinezen klonen resusaap: zijn we er nu dan klaar voor om ook mensen te klonen?

Gezond aan de buitenkant, kapot aan de binnenkant

De klonen die wél geboren werden en overleefden, leken volkomen normaal. Ze hadden een gemiddelde levensduur van zo’n twee jaar. Dat is hetzelfde als gewone muizen. Ze waren vruchtbaar en ze zagen er goed uit. Niets aan de hand, zou je denken.

Pas toen het team het DNA ging sequencen van klonen uit verschillende generaties, werd duidelijk dat schijn kan bedriegen. Met elke ronde klonen slopen er gemiddeld 70 kleine foutjes in de DNA-code. Ook onstonden er structurele fouten. Die laatste werden met de generaties steeds ernstiger. Er verdwenen hele stukken chromosoom, chromosomen kwamen aan elkaar vast te zitten en op een gegeven moment verdween zelfs een volledig X-chromosoom.

Bij klonen is er geen mechanisme dat deze fouten eruit filtert. Bij normale voortplanting doet de natuur dat wel. Via meiose (de celdeling die eicellen en zaadcellen maakt) worden chromosomen door elkaar gehusseld en worden schadelijke combinaties weggeselecteerd. Klonen slaat dat hele proces over. Elke fout wordt gewoon doorgegeven aan de volgende kopie, plus de nieuwe fouten die erbij komen.

Een theorie uit 1964, nu bewezen bij zoogdieren

Dit was tot nu toe nooit experimenteel aangetoond bij zoogdieren. De geneticus Hermann Muller voorspelde echter al in 1964 dat aseksuele organismen onvermijdelijk schadelijke mutaties ophopen die ze niet meer kwijtraken. Dit proces staat bekend als ‘Muller’s ratchet’. Het kan maar één kant op draaien: de mutatielast wordt alleen maar zwaarder, nooit lichter. Uiteindelijk leidt het tot wat biologen een ‘mutational meltdown’ noemen. Dat is het punt waarop de soort zichzelf niet meer in stand kan houden.

En toen kwam seks te hulp

Het mooiste deel van het verhaal komt op het eind. De onderzoekers lieten klonen uit de late generaties (met al hun opgestapelde DNA-schade) paren met normale mannetjesmuizen. De meeste embryo’s gingen alsnog dood. Toch overleefden er een paar.

De overlevende jongen waren vrijwel normaal. Het was alsof het proces van bevruchting en meiose een soort reset-knop indrukte op het beschadigde DNA. De jongen waren weliswaar niet perfect, maar ze waren goed genoeg om weer levensvatbare nakomelingen te produceren.

Voor de praktijk betekent dit veel. Als je klonen wilt inzetten om bijvoorbeeld een bedreigde soort te redden, moet je op een gegeven moment terug naar geslachtelijke voortplanting om de genetische gezondheid te herstellen. De natuur heeft seks dus kennelijk niet bedacht voor de lol.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!