Onderzoekers analyseren het DNA van oude kippen-, varkens- en koeienrassen. Daarin hopen ze de sleutel te vinden voor de bestrijding van moderne dierziektes.
Het is overduidelijk wie de dubieuze winnaars van de landbouwrevolutie zijn, in aantallen althans. Dat zijn de dieren. Momenteel leven er 30 miljard kippen, 1 miljard koeien en bijna 800 miljoen varkens op de wereld.
Landbouw ontstond 8.000 tot 10.000 jaar geleden. Maar de manier waarop de mens zich tot landbouw en boerderijdieren verhoudt, is pas in de laatste eeuw drastisch veranderd.
Veranderingen en uitdagingen
'Eerst hielden we dieren voor trekkracht en kleinschalige landbouw, zoals kippen in de achtertuin en een paar varkens in een hok. Nu bedrijven we industriële landbouw,' zegt Laurent Frantz, professor in de paleogenetica van dieren aan de Ludwig Maximilian Universiteit in München.
Niet alleen de schaal van de landbouw is veranderd, ook de boerderijdieren zelf hebben een grote transformatie ondergaan. Die lichamelijke veranderingen zijn soms nog zichtbaar in de skeletresten.
Vandaag de dag proberen wetenschappers dat proces beter te begrijpen aan de hand van DNA-sequencing. Ze analyseren de volgorde van het oude DNA, om zo te leren hoe modern vee weerbaarder kan worden gemaakt.
Domesticatie begon toen dieren en planten zich gingen aanpassen aan het leven in een omgeving die aangepast werd door menselijke activiteiten. Mensen startten vervolgens met het selectief fokken van dieren, op basis van specifieke kenmerken die voor hen van nut waren.
Dat konden uiteenlopende kenmerken zijn: van een gunstige lichaamsgrootte tot een natuurlijke affiniteit met mensen. Het domesticatieproces heeft de manier waarop dieren zich gedroegen en hoe zij eruitzagen drastisch veranderd. Dieren werden bijvoorbeeld makker en toleranter tegenover mensen.
Fysieke veranderingen hebben zich soms duidelijk voltrokken in een bepaalde periode. Zo werd vee steeds groter tijdens de Romeinse tijd.
In de daaropvolgende eeuwen werden varkens en runderen juist weer kleiner, tot de Zwarte Dood in de 14e eeuw zijn intrede deed en dieren weer groter begonnen te worden. Hoewel die veranderingen overduidelijk te zien zijn in archeologische opgravingen, weten onderzoekers nog steeds niet wat die veranderingen heeft veroorzaakt.
Frantz is al lange tijd gefascineerd door de geschiedenis van domesticatie. Hij doet in het kader van het door de EU gefinancierde project PALAEOFARM onderzoek naar de genetica van vee gedurende de afgelopen 3.000 jaar.
Het varken is volgens Frantz waarschijnlijk het enige dier dat niet één, maar twee keer is gedomesticeerd: in het Midden-Oosten en in China.
Genenpools
Duizenden jaren lang mochten varkens in Europa het merendeel van de tijd vrij rondlopen. Zo konden ze zich kruisen met lokale wilde zwijnen. In de 19e eeuw werden Chinese varkens naar Europa geïmporteerd.
Het selectie- en domesticatieproces van deze varkens had waarschijnlijk eerder plaatsgevonden dan in Europese landen. Die Chinese varkens waren productiever.
Voor runderen ligt dat anders. Hun genenpool was kleiner en het is minder waarschijnlijk dat mensen runderen kruisten met de angstaanjagendere voorouder: het uitgestorven oerrund. Een oerrundstier was gewoonlijk 1,8 meter hoog en had veel langere hoorns.
'Wilde holhoornigen zijn agressief,' aldus Frantz. 'Mensen gebruikten runderen vooral als trekkracht voor het ploegen en waren waarschijnlijk niet zo snel geneigd om ze te kruisen met wilde oerrunderen.'
'Kippen groeien drie keer sneller dan vijftig jaar geleden'
In het kader van PALAEOFARM, een vijfjarig project dat nog loopt tot augustus 2025, verzamelt hij oude botten die zijn gevonden tijdens archeologische opgravingen. Daarvan analyseert hij het DNA.
De sites zijn onder andere de middeleeuwse stad Lübeck, ooit de hoofdstad van de Hanze in het huidige Duitsland, en nederzettingen van Vikingen en Angelsaksen rond de stad York in Engeland.
Frantz vergelijkt het oude DNA met dat van moderne rassen runderen, varkens en kippen.
Pestbestrijding
Hij is vooral geïnteresseerd in dierenziekten. In de 16e, 17e en 18e eeuw werden in Noord-Europa massaal honderden runderen begraven. De boosdoener was waarschijnlijk de runderpest, een ziekte veroorzaakt door een virus.
Wanneer een ziekte grote aantallen varkens of runderen doodde, overleefde er altijd een aantal. Frantz wil de genetica van de dieren die stierven en de dieren die overleefden onderzoeken om erachter te komen welke bacteriën of virussen de ziekte veroorzaakten.
Die kennis zou kunnen bijdragen aan de behandeling van moderne dierenziekten.
Zo hebben onderzoekers in Schotland varkens door middel van gene-editing resistenter gemaakt voor een dodelijk luchtwegvirus. Oud DNA kan inzicht bieden welke delen van het DNA kunnen worden aangepast om het dier resistent te maken voor bepaalde ziekten.
Het is ook een argument om zeldzame varkens- en runderrassen te behouden. Zij bezitten mogelijk genvarianten die resistentie voor bepaalde ziekten kunnen verschaffen.
'Dat is vooral van belang voor toekomstige runderen. Zij kunnen dan resistent worden voor infectieziekten en droogte,' aldus Frantz.
De kleinere populatiegrootte en intensieve selectie hebben ertoe geleid dat er over het algemeen minder genetische variatie bestaat in grote dieren, zoals runderen, dan in kleine gedomesticeerde dieren.
De kip en haar ei
Kippen zijn waarschijnlijk geëvolueerd uit de rode kamhoen, die tijdens de rijstteelt dorpen en steden in Zuidoost-Azië binnenwandelde.
De vogel kwam rond 800 voor Christus in Europa aan en werd vervolgens gefokt door de Romeinen.
Op boerenerven in de late 19e eeuw en de vroege 20e eeuw klonk waarschijnlijk het gekakel van kwieke vogels die toen nog leken op de slankere kamhoen.
In vergelijking daarmee zijn de vogels van vandaag de dag nogal rond en bol. Zeventig jaar lang fokken heeft de vogel zo veranderd dat hij geschikt is voor de intensieve veehouderij.
'Kippen groeien drie keer sneller dan vijftig jaar geleden,' zegt Frantz.
Volgens Ophelie Lebrasseur, archeozoöloog aan het Centrum voor bio-antropologie en genomica in Toulouse, waren de wilde vogels bonter en kleiner.
Lebrasseur is geïnteresseerd in de geschiedenis van pluimvee. Ze heeft de introductie van kippen in Europa getraceerd en de evolutie van het dier tot in de huidige tijd onderzocht.
Nu is Lebrasseur bezig met de ingewikkelde oorsprong van pluimvee in Zuid-Amerika in het kader van het door de Europese Unie gefinancierde project ARAUCANA, dat eind september na 2,5 jaar afloopt.
'De kippen in Zuid-Amerika vandaag de dag zijn een smeltkroes van Europese, Polynesische en Aziatische kippen,' zegt ze.
De Zuid-Amerika-puzzel
Desondanks blijft het een puzzel om te onderzoeken hoe en wanneer kippen voor het eerst aankwamen op het Zuid-Amerikaanse continent.
Tegen het eind van de 15e eeuw bracht Christopher Columbus kippen mee, 'maar die werden allemaal opgegeten tijdens een hongersnood,' aldus Lebrasseur.
In de 16e eeuw vervoerden Europeanen opnieuw kippen naar Zuid-Amerika, maar het is onduidelijk of Polynesische kippen tegen die tijd al waren gearriveerd.
Lebrasseur ontcijfert de DNA-sequentie van oude kippenbotten, die werden gevonden tijdens archeologische opgravingen in Zuid-Amerika, met name in Argentinië. Daarin hoopt ze een aanwijzing over de voorouders van die kippen te vinden.
Lebrasseur is ook geïnteresseerd in kippen in achtertuinen in Zuid-Amerika: sommige daarvan zijn mogelijk beter aangepast aan hun lokale omgeving.
'In Europa hebben we niet dezelfde kippen in de achtertuin als in sommige Afrikaanse en Zuid-Amerikaanse landen', zegt ze.
Kippenvirus
Tegenwoordig kiezen boeren voor moderne productieve kippenrassen, maar dit verengt de diversiteit van kippen en kan ervoor zorgen dat ze vatbaar worden voor ziekten.
Eén van de oplossingen is om genen van traditionele rassen te introduceren, vooral van de rassen die mogelijk nuttig kunnen zijn in het ziektebestrijding.
Frantz is vindt vooral de ziekte van Marek belangrijk. Dat is een dodelijke aandoening die wordt veroorzaakt door een zeer besmettelijk herpesvirus. Besmette vogels lijden aan verwijde zenuwen en tumoren.
'De industriële productie van kippen is van invloed geweest op de ontwikkeling van dit virus', zegt hij.
Zijn onderzoek heeft oudere virusstammen blootgelegd die minder dodelijk waren en, bovenal, kippengenen die zorgden voor een afweer tegen het virus.
'Wellicht vinden we nieuwe manieren om die moderne ziekte te bestrijden of om vaccins te verbeteren,' aldus Frantz.
Onderzoek in dit artikel is gefinancierd door de EU via de Europese Onderzoeksraad (ERC) en de Marie Skłodowska-Curiebeurs (MSCA).
Meer informatie
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in Horizon, het tijdschrift voor onderzoek en innovatie in de EU.
