Eén vader, vijf kandidaten

Zabari, de kleine chimpansee die in december 2024 geboren werd, groeit op in een levendige groep in ZOO Antwerpen met maar liefste vijf volwassen mannen. Omdat vaak alle chimpanseemannen vroeg of laat weleens de kans krijgen om te paren met één vrouwtje, is het erg moeilijk om te achterhalen wie de vader van een jong is. De dieren die hoogst in rang staan, krijgen uiteraard ‘de eerste keuze’, maar ook de lager geplaatste mannen durven in het geniep hun kans wel eens wagen. De vrouwtjes stemmen er meestal wel mee in omdat ze dan op een goed blaadje komen te staan bij alle mannen, wat dan weer voordelig kan zijn voor de veiligheid van hun toekomstig jong. Na maanden van speculatie en vooral een stevige portie DNA-onderzoek in het genetisch labo van ZOO Antwerpen, vallen alle puzzelstukken in elkaar: chimpansee Tambuzi is de vader van Zabari.

Verwantschapsonderzoek als sleutel tot genetisch beheer

Dit soort onderzoek gaat verder dan enkel nieuwsgierigheid. “Vaderschapsonderzoek is eigenlijk maar één stukje van de puzzel”, legt Sarah Lafaut, curator zoogdieren in ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael, uit. “Wij willen aan de hand van verwantschapsonderzoek de familiebanden van dieren in kaart brengen: wie is met wie verwant en in welke graad. Dat klinkt misschien vanzelfsprekend, maar in een groep chimpansees of bij andere sociale diersoorten is dat vaak minder duidelijk dan bij mensen.”

Genetisch beheer draait om het behoud van zoveel mogelijk variatie binnen een diersoort en precies daarom is verwantschapsonderzoek zo belangrijk.

“Wanneer dieren die te nauw verwant zijn – dus eigenlijk te dichte familie zijn - jongen krijgen, spreken we van inteelt. Dat kan leiden tot erfelijke aandoeningen of verminderde weerstand. Door familiebanden precies te kennen, vermijden we zo’n risico’s en houden we de diersoort gezond.”

DNA-onderzoek vormt zo de basis van de Europese kweekprogramma’s (EEP’s), waarin dierentuinen samenwerken om bedreigde soorten gezond en levensvatbaar te houden. “We registreren afstamming en genetische gegevens in een stamboek dat door heel Europa wordt gebruikt. Daarop baseren we adviezen: welke dieren passen bij elkaar, welke niet en wanneer kiezen we ervoor om bepaalde dieren niet te laten kweken. Dat lijkt soms streng, maar het is cruciaal voor het voortbestaan van een soort”, vult Sarah aan.

ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael spelen daarin zelf een coördinerende rol voor meerdere soorten waaronder de okapi, de bonobo, de Kongopauw, de goudkopleeuwaap, de vietnamfazant, de monniksgier en de Mexicaanse soldatenara. Voor al deze soorten verzamelen en analyseren onderzoekers van het wetenschapscentrum van ZOO Antwerpen het genetisch materiaal en delen ze de resultaten met collega-dierentuinen wereldwijd.

Van haarstaal tot DNA-profiel

Om te weten te komen wie nu de vader van Zabari is, is er genetisch materiaal nodig van hemzelf, van zijn moeder en van alle volwassen mannen die op het moment van de bevruchting in de groep aanwezig waren. “Bij Zabari kozen we voor een haarstaal”, vertelt Nicky Staes, onderzoeker bij ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael. “Een paar haren met wortel volstaan al om voldoende DNA te isoleren. Voor de moeder en de vijf mogelijke vaders konden we gebruik maken van bestaande bloedstalen die eerder tijdens medische ingrepen werden verzameld. Belangrijk: we nemen nooit bloed enkel voor genetisch onderzoek, dat gebeurt alleen als het dier toch al onder verdoving moet voor een andere medische behandeling.”

De stalen worden zorgvuldig verzameld met handschoenen om contaminatie met menselijk DNA te vermijden, verzegeld en naar het labo van ZOO Antwerpen gebracht. Daar breken onderzoekers de cellen in de haarwortel en het bloed op en zuiveren ze het DNA. “Je kan het vergelijken met een recept klaarmaken in de keuken”, vertelt Nicky. Eerst voegen onderzoekers chemische stoffen toe, dan verwarmen ze het mengsel zodat de cellen openbreken en het DNA vrijkomt en vervolgens laten ze het in een centrifuge ronddraaien. Door de snelheid van het draaien, zakken de zware celresten naar de bodem en blijft het DNA in een helder opgeloste vloeistof bovenaan.

“We hebben het DNA van zeven chimpansees verzameld. Ieder dier, en ook ieder mens, heeft zowel erfelijk als uniek DNA. Bij de bevruchting geeft de moeder de helft van haar DNA door en de vader de andere helft. Die combinatie vormt een soort genetische vingerafdruk die voor elk individu uniek is. Om te weten wie de vader van Zabari is, kijken we dus eerst welke helft hij van zijn moeder kreeg. Alles wat overblijft moet van zijn vader komen."

Eén match, vier afvallers

Tijdens de analyse vielen alle puzzelstukken snel in elkaar: één van de vijf volwassen mannen was een exacte match met de vaderlijke helft van Zabari’s DNA. Daarmee werd het vaderschap ondubbelzinnig vastgesteld: Tambuzi is de vader. “Bij dit type analyse is er weinig ruimte voor twijfel”, zegt Nicky.

Die bevestiging wordt opgenomen in het internationale stamboek. Zo dragen Zabari’s gegevens bij aan de toekomstige kweekadviezen voor chimpansees in heel Europa.

Dieper duiken in DNA

DNA of desoxyribonucleïnezuur is opgebouwd uit een lange reeks letters (A, T, C en G) die samen een genetische code vormen. Sommige stukjes DNA bevatten van nature herhaling in hun code zoals ‘CTTCTTCTT’. Die herhalingen worden de microsatellieten genoemd en de lengte ervan verschilt van dier tot dier.

De stukjes DNA, de zogenaamde microsatellieten, die met elkaar vergeleken worden, noemen wetenschappers genetische merkers. “Door 18 van die merkers te vergelijken, krijgen we een soort genetische vingerafdruk. Je kan het vergelijken met een barcode: elke merker is een streepje en samen vormen ze een uniek patroon dat we kunnen scannen en vergelijken. Alleen wie op élk van die merkers overeenkomt met Zabari, komt in aanmerking als vader.”

Onderzoekers in het labo maken gebruik van de PCR-techniek (Polymerase Chain Reaction). Die werd ook gebruikt bij coronatests en werkt op een gelijkaardige manier: je neemt een staal, voegt chemische stoffen toe en het labo laat specifieke stukjes DNA miljoenen keren kopiëren.

DNA als archief voor de toekomst

Het onderzoek stopt daar niet. De gebruikte stalen worden bewaard in de Biobank van ZOO Antwerpen, in vriezers op -80°C. “Elke staal bevat een schat aan informatie”, gaat Staes verder. “Het mooie aan DNA is dat het een soort archief is. Eén staal kan ons later inzichten verlenen voor ander onderzoek: van erfelijke ziektes tot populatiestructuur of zelfs evolutie.”