Tijdens de feestdagen vieren de christenen de geboorte van een mensenbaby bij zijn maagdelijke moeder. Wij weten dat vrouwelijke wespen, vissen, vogels en hagedissen gezonde nakomelingen kunnen voortbrengen zonder seks te hebben, maar hoe zit het met mensen? Zijn natuurlijke menselijke maagdelijke geboorten mogelijk?
Ja, in theorie. Er zouden echter een aantal zeldzame gebeurtenissen kort na elkaar moeten plaatsvinden, en de kans dat die zich in het echt allemaal voordoen is vrijwel nihil. Wil een maagd zwanger worden, dan moet een van haar eicellen uit zichzelf de biochemische veranderingen produceren die wijzen op bevruchting, en zich vervolgens abnormaal delen om het gebrek aan DNA van het sperma te compenseren. Dat is het makkelijke gedeelte: Deze twee gebeurtenissen komen voor in de eicellen of voorlopercellen van één op de paar duizend vrouwen. Maar de eicel moet ook ten minste twee specifieke genetische deleties dragen om een levensvatbaar nageslacht voort te brengen.
Een eicel begint zich pas te delen als het een piek in cellulair calcium waarneemt. Dit gebeurt normaal als gevolg van het binnendringen van het sperma tijdens de bevruchting. Maar als de eicel een spontane calciumpiek ervaart, zal ze beginnen te reageren alsof ze bevrucht is. Een defect sperma dat geen DNA heeft, kan een valse calciumpiek veroorzaken. In het lab kunnen wetenschappers onbevruchte eicellen overhalen het post-bevruchtingsproces te beginnen door ze eenvoudig met calcium te injecteren.
Zodra bevruchting – of schijnbevruchting – plaatsvindt, kan een ei de laatste fase van een celdeling voltooien, bekend als meiose II, waarbij het de helft van zijn genetisch materiaal verliest om plaats te maken voor het DNA van het sperma. Maar als er geen sperma is, zal elke helft van de verdeelde eicel te kort komen, en zullen beide sterven. Om onze maagdelijke geboorte doorgang te laten vinden, moet het nep-bevruchte eitje, daarom, de meiose niet voltooien.
Beide gebeurtenissen – de calciumpiek en de delingsfout – kunnen optreden als gevolg van willekeurige disfuncties of genetische defecten. In de veronderstelling dat dit het geval is, kan de eicel vervolgens het proces van “parthenogenese” of maagdelijke ontwikkeling beginnen. Wanneer dit gebeurt met een eicel-precursorcel, kan deze aanleiding geven tot een tumor die bestaat uit vele verschillende soorten weefsel-lever, tanden, oog, en haar, bijvoorbeeld.
Parthenogenese bij de mens levert echter nooit levensvatbare embryo’s op, omdat onbevruchte eicellen specifieke instructies over genexpressie van het sperma missen. In het algemeen hebben onze cellen twee functionele kopieën van elk gen – één geërfd van de moeder en één van de vader. Voor sommige genen echter, wordt slechts één kopie ooit gebruikt, terwijl de andere slapend blijft. Sommige van de signalen voor welke kopieën moeten worden uitgeschakeld, komen van de spermacel. Dus, als er geen sperma is, zullen bepaalde genen worden overgeëxpresseerd, en het “embryo” zal sterven wanneer het slechts ongeveer vijf dagen oud is.
Er is ook een manier om dit probleem te omzeilen. Door het elimineren van een paar maternale genen, was een Japans team in staat om, via parthenogenese, een levensvatbare baby muis die schijnbaar niet werd beïnvloed door het ontbreken van de vaderlijke inprenting te creëren. Hoewel de wetenschappers deze veranderingen in het laboratorium bewerkstelligden, is er tenminste een theoretische mogelijkheid dat dit spontaan zou kunnen gebeuren via willekeurige genendeleties.
Dus, terwijl het mogelijk is voor een menselijke baby om geboren te worden uit een maagdelijke moeder, is het zeer, zeer onwaarschijnlijk: Deze twee genetische deleties hebben elk een kans van een op een miljard om voor te komen, en dat is nog afgezien van de calciumpiek en het delingsprobleem dat nodig is om de parthenogenese op gang te brengen.
Bonus Uitleg: Zijn er verslagen van maagdelijke geboorten in de medische literatuur? Zoiets. Volgens een verslag uit 1995 in het tijdschrift Nature Genetics, bracht een moeder haar zoontje naar de dokter nadat ze had opgemerkt dat zijn hoofd zich abnormaal ontwikkelde. Toen de artsen zijn bloed analyseerden, ontdekten ze iets heel bizars: Ondanks zijn anatomische mannelijke gelaatstrekken, waren de bloedcellen van de jongen volledig vrouwelijk en bestonden ze enkel uit genetisch materiaal van zijn moeder. Sommige van zijn andere cellen, zoals die in zijn urine, waren normaal en bestonden uit een combinatie van zowel maternaal als vaderlijk DNA. Niemand weet precies hoe dit is gebeurd, maar het beste vermoeden is dat onmiddellijk na de bevruchting een van de eicellen van zijn moeder is versmolten met een naburig onbevrucht eicel dat zich parthogenetisch aan het delen was. Zo ontstond een jongen die als half-parthenogenetisch werd beschouwd, omdat ongeveer de helft van zijn cellen afkomstig was van een “faux” bevruchting, die geen restanten van het DNA van zijn vader bevatte.
Heb je een vraag over het nieuws van vandaag? Vraag het de Uitlegger.
Explainer bedankt Jose Cibelli van de Michigan State University, George Daley en Willy Lensch van het Children’s Hospital Boston, Shoukhrat Mitalipov van het Oregon Stem Cell Center, en Kent Vrana van de Pennsylvania State University.