.
In de Florida Keys bij Ernest Hemingway’s oude huis is er een hele kolonie katten met te veel tenen. Het verhaal gaat dat Hemingway ooit een kat met zes tenen, genaamd Sneeuwwitje of misschien Sneeuwbal — de details zijn nogal vaag — geschonken kreeg van een oude zeekapitein.
Nu lopen de nakomelingen van die kat met zes tenen vrij rond op het landgoed. Dit verhaal is zo wijd verspreid dat katten met extra tenen vaak Hemingway katten worden genoemd. Maar de mooie voeten van deze katachtigen kunnen ons ook iets leren over de genen die ons lichaam bouwen, en hoe ze worden doorgegeven van generatie op generatie.
De wetenschappelijke naam voor te veel vingers of tenen is polydactylie, wat komt van een combinatie van twee Griekse woorden: poly, wat veel betekent, en dactylos, wat vingers betekent. Het zijn niet alleen katten die te veel vingers of tenen kunnen hebben. Polydactylie kan voorkomen bij verschillende gewervelde dieren, zoals kippen, honden, cavia’s en muizen.
En bij mensen, zoals die vent die Inigo Montoya’s vader vermoordde. Hoewel het bij veel diersoorten voorkomt, is het nog steeds vrij zeldzaam— ook al wordt het hebben van zes vingers in veel gevallen bepaald door een dominant allel. Een allel, of versie van een gen, is dominant als het maar in één kopie in je cellen aanwezig hoeft te zijn om de bijbehorende eigenschappen te kunnen onderscheiden.
Zo, heb jij zes vingers aan je rechterhand? Nee? Oké, bereid je maar niet voor om dood te gaan, denk ik.
Het feit dat een gen dominant is, hoeft niet te betekenen dat het veel voorkomt. Het is eigenlijk veel ingewikkelder dan dat. De ontwikkeling van complexe, vingervlugge organismen zoals wij begint met één cel: een zygote.
Die cel begint zich te delen in meer cellen, en op verschillende momenten in het ontwikkelingsproces veranderen die cellen in armen, benen, een hart, hersenen, en al het andere. Dit proces wordt celdifferentiatie genoemd, en wat de cellen worden, wordt bepaald door je genen. Wetenschappers karakteriseerden een van deze belangrijke ontwikkelingsgenen voor het eerst in de jaren 1980 bij studies over de ontwikkeling van fruitvliegen.
Zij merkten op dat een groep vliegen met een specifieke mutatie stomp bleek te zijn en bedekt met stekelige uitsteeksels. Dus gaven ze het gen natuurlijk de naam egel, omdat het de vliegen een beetje op egels deed lijken. En… zo zijn vliegenbiologen nu eenmaal, denk ik.
Snel vooruit naar de jaren negentig, toen onderzoekers drie versies van het egel-gen bij zoogdieren hadden gevonden… één daarvan was sonic hedgehog. Ja, genoemd naar Sonic. Het sonic hedgehog gen codeert voor een type eiwit dat bekend staat als morfogeen.
Een morfogeen is een soort moleculair signaal dat naar cellen wordt gezonden om hen te vertellen wat ze moeten worden. Wanneer een cel de aanwezigheid van sonische egel opmerkt, wordt een complexe keten van moleculaire gebeurtenissen in gang gezet, die uiteindelijk resulteert in veranderingen in de wijze waarop de genen van die cel tot expressie komen. Hoe een cel reageert op het signaal van sonische egel, hangt af van de hoeveelheid van het eiwit dat wordt gedetecteerd. Dit kan leiden tot complexe patronen, zoals onze vingers en tenen. Onze handen en voeten beginnen als een klompje weefsel dat ledemaatknop wordt genoemd. Sonic hedgehog is vooral geconcentreerd in een gebied aan de ene kant van die klomp cellen, en er is minder van naar de andere kant.
Een gebied in het weefsel dat veel Sonic hedgehog detecteert, wordt een pink; helemaal geen, en je krijgt een duim. Als er echter te veel van dat signaal op de verkeerde plaats is, beginnen andere vingers zich te ontwikkelen — en zo krijg je polydactylie. Dit is hoe een polydactylie-veroorzakende mutatie dominant kan zijn:.
Een heleboel genen beïnvloeden het sonische egel signaal, en er is maar één foutieve kopie van een gen nodig om wat sonische egel te plaatsen waar het niet hoort. Afhankelijk van hoeveel sonische egel aanwezig is en waar, kan je verschillende resultaten bekomen. Als er veel sonische egel aan de duimzijde van de hand zit, kan dat leiden tot de ontwikkeling van twee duimen.
Katten met extra duimen: hun enige zwakte, opgelost. Geen blikopener is veilig. Er zijn nog een handvol andere vormen van polydactylie, die worden beïnvloed door een handvol verschillende genen, en een aandoening die syndactylie wordt genoemd, waarbij een gebrek aan het sonische-egel-signaal leidt tot vergroeide vingers en tenen.
De ontwikkeling vereist dat een heleboel genen samenwerken, en één enkele mutatie kan genoeg zijn om de sonische-egel helemaal uit het lood te laten slaan. Zo zie je maar dat het bouwen van een mens — of een kat — een indrukwekkend staaltje van celsculptuur is. Bedankt voor het kijken naar deze aflevering van SciShow, en dank aan onze lieve sponsors die alles steunen wat we doen.
Als je ons wilt helpen, en wat extra leuke extraatjes wilt verdienen, kijk dan op patreon.com/scishow. .