Illustratie Shutterstock Verstopt in oude bodemlagen ligt mogelijk nog een schat aan genen die gewassen klimaat- en ziektebestendiger kunnen maken. De kunst is die informatie eruit te halen. Met 78 miljoen op zak gaat een Europees consortium met onder meer WUR een serieuze poging wagen. Het belangrijkste puzzelwerk vindt in Wageningen plaats bij de leerstoelgroep Bio-informatica onder leiding van hoogleraar Marnix Medema.
Populair gezegd is het een vorm van archeologie, wat Aegis (Ancient Environmental Genomics Initiative for Sustainability) behelst. ‘Dat is het spannende eraan’, beaamt Medema. ‘Het idee is dat we in oude bodems gaan zoeken naar DNA van (tien)duizenden jaren geleden. Hoe leefden planten en micro-organismen toen samen? Hoe zijn ze samen geëvolueerd? Kunnen we genen vinden die planten toen beschermden tegen ziekteverwekkers?’
Reconstrueren
Veredelaars van gewassen zoeken nu vaak in wilde verwanten naar bruikbare nuttige genen. Moderne technieken maken het mogelijk om uit oud DNA genen te reconstrueren en hun functie op te helderen. ‘Het zijn dezelfde soort technieken die gebruikt zijn om het DNA van de Neanderthaler te reconstrueren’, licht Medema toe. ‘Dat kun je ook doen met landbouwgewassen en micro-organismen.’
Uit het DNA gaan we afleiden hoe de plant van toen eruit zag en met welke microben ze toen samenleefden
Marnix Medema, hoogleraar Bioinformatica
De vergelijking met archeologie zit er niet ver naast. Medema: ‘We werken samen met archeologen, die weten waar op de aarde de eerste landbouw is ontstaan en waar dus plantenresten zijn te vinden. Uit het DNA gaan we afleiden hoe de plant van toen eruit zag en met welke microben ze toen samenleefden. Planten zijn in een voortdurende wapenwedloop verwikkeld met ziekteverwekkers. Welke genen speelden daarbij een rol?’
Wapenwedloop
De groep van Medema doet binnen Aegis een belangrijk deel van de ‘computationele analyse’, zeg maar het rekenwerk. ‘Wij voorspellen welke functie de aangetroffen genen waarschijnlijk hebben gehad. En voor welke eiwitten ze codeerden en welke rol die speelden in de wapenwedloop tussen planten en ziekteverwekkers. Elders in het consortium wordt onderzocht hoe klimaatverandering genen heeft doen veranderen.’
Bij die identificatie spelen databases een voorname rol. Medema: ‘De eerste stap is te kijken of het DNA op iets lijkt dat in een database aanwezig is. Tot welke familie van eiwitten behoort het product van een gen? Bij welke functie in de cel is het betrokken? Vervolgens kun je met machine learning-modellen inschattingen maken wat het eiwit precies doet. In theorie zou je die genen in kunnen brengen in planten van nu.’
Medema trekt twee postdocs en een onderzoeksassistent aan voor Aegis. Het project wordt gefinancierd door de Deense Novo Nordisk Foundation en de Britse Wellcome Trust.
