Door Andy Coghlan

Wij danken onze overleving en complexiteit wellicht aan een verstekelingvirus dat in de allereerste cellen van menselijke embryo’s tot leven komt. Het virus lijkt niet alleen embryo’s te beschermen tegen andere virussen, maar het assisteert ook de genen wanneer de basis wordt gelegd voor het lichaamsplan van een nieuwe mens.

De bevinding ondersteunt het controversiële idee dat virussen die miljoenen jaren geleden hun intrek hebben genomen in ons DNA, mogelijk de rol van poppenspeler spelen en ons bestaan en onze evolutie stilletjes beïnvloeden. “Wij zijn wezens die door virussen worden bestuurd,” zegt Luis Villarreal van de Universiteit van Californië in Irvine.

Retrovirussen brengen hun genetisch materiaal in de cellen van hun menselijke of dierlijke gastheer in. In het begin veroorzaakt dit ziekte en dood. Na verloop van tijd ontwikkelt de gastheer echter resistentie tegen het virus, waardoor het DNA dat zich in sperma- of eicellen heeft genesteld, aan de volgende generatie kan worden doorgegeven. Het virus staat nu bekend als een endogeen retrovirus of ERV – een vaste waarde in het genoom van de gastheer.

Silent protector

Van ongeveer 9% van ons genoom wordt gedacht dat het op deze manier tot stand is gekomen. Tot voor kort werden deze virale overblijfselen grotendeels afgedaan als inactieve “rommel” die al vele duizenden jaren geleden geen invloed meer had op hun gastheer. De ontdekking dat HERVK, het meest recente ERV dat zich in ons DNA heeft genesteld – waarschijnlijk zo’n 200.000 jaar geleden – actief is in menselijke embryo’s, brengt deze opvatting in het geding.

Joanna Wysocka en haar collega’s van de Stanford University in Californië deden deze onverwachte ontdekking toen zij de genactiviteit analyseerden in drie dagen oude menselijke embryo’s, die bundels van acht cellen vormen. Naast DNA van de ouders, vonden zij genetisch materiaal van HERVK. “De cellen zaten vol met virale eiwitproducten, waarvan sommige zich hadden samengevoegd tot virusachtige deeltjes,” zegt Wysocka.

Verder experimenten toonden aan dat het virus een eiwit lijkt te produceren dat voorkomt dat andere virussen het embryo binnendringen, wat suggereert dat het het embryo beschermt tegen gevaarlijke circulerende virussen, zoals griep. Het lijkt ook een cruciale rol te spelen in de genetische activiteit van de embryonale cellen, door te helpen bij de genetische instructies voor de cellulaire eiwitfabrieken.

Biologische donkere materie

Tantalisingly, het verstekvirus zou zelfs aanwijzingen kunnen geven over wat ons anders maakt dan chimpansees en andere niet-menselijke primaten. Sommige onderzoekers hebben eerder betoogd dat ERV’s een sleutelrol kunnen spelen in hoe soorten van elkaar verschillen, door verschillende lichaamsplannen en gennetwerken te activeren die een individu een voorsprong kunnen geven op andere leden van de soort.

Wysocka’s werk ondersteunt dit idee, zegt Patrick Forterre van het Pasteur Instituut in Parijs. “Het toont aan dat de eiwitproducten van een relatief ‘recente’ retrovirusintegratie al heel vroeg in het embryo aanwezig zijn, en betrokken kunnen zijn bij een aantal cruciale ontwikkelingsprogramma’s.” De waarneming dat ERV’s het embryo ook zouden kunnen beschermen tegen infectie is ook heel logisch, zegt Forterre. “Het is alsof retrovirussen met elkaar concurreren via hun menselijke gastheer.”

Ondanks dat virussen alomtegenwoordig zijn, worden ze vaak de donkere materie van de biologie genoemd, omdat hun invloed vaak onopgemerkt blijft. Als DNA een jungle is, dan zijn de virussen de dieren en planten die daarin leven en zich aanpassen, zegt Villarreal, die in 2001 aantoonde dat de aanwezigheid van een viraal gen essentieel is voor de vorming van de menselijke placenta. “DNA is de habitat, en de virussen zijn de bewoners,” zegt hij. De meest invloedrijke virussen zijn die, zoals HERVK, die zich permanent in ons DNA hebben genesteld en aan de volgende generatie kunnen worden doorgegeven.

Deze virussen beschikken over de genetische instrumenten om de genen van de gastheer opnieuw vorm te geven, door te beïnvloeden welke genen actief zijn en wanneer, en met welke andere genen zij interageren. Dit betekent dat ze de fysieke kenmerken van hun gastheren kunnen veranderen, zegt Villarreal. “Het is een enorme dynamische pool van koloniserende genomen.”