Wildebeesten steken een rivier over tijdens hun jaarlijkse migratie. Mogens Trolle

Genen van herkauwers zijn een schat aan informatie, ook in de strijd tegen kanker

Een grootschalig onderzoeksproject heeft het genoom van 44 soorten herkauwers in kaart gebracht. Herkauwers zijn een groep dieren die onderzoekers al jaren intrigeren door hun biologische diversiteit en hun enorme belang voor de mens als hoevedieren. Het project heeft belangrijke nieuwe inzichten opgeleverd over hoe genetische aanpassingen van de herkauwers zo'n succesvolle groep hebben gemaakt. Het onderzoek kan ook van belang zijn voor de mens, onder meer in de strijd tegen kanker.

Zo'n 20 miljoen jaar geleden begonnen herkauwers alle andere groepen van grote planteneters te overvleugelen. Vandaag tellen de herkauwers meer dan 200 verschillende soorten in zowat alle ecosystemen, en in alle maten en gewichten, gaande van 2 tot 1.500 kilogram. De groep omvat alle wilde en tamme runderen, geiten en schapen, en giraffen, herten, gazellen en antilopen. 

Een samenwerking tussen Deense en Chinese onderzoekers heeft nu grote hoeveelheden gegevens opgeleverd over de genomen - het geheel aan genetische informatie in de chromosomen - van 44 soorten herkauwers, waarvan er een aantal zeldzaam en bedreigd zijn.  De studie biedt een antwoord op een aantal belangrijke raadsels in de evolutionaire biologie, en een aantal van de resultaten hebben medisch belang voor de mens. 

Een dikdik, een kleine antilope uit Afrika. Mogens Trolle

Gesofistikeerd immuunsysteem

"Ons onderzoek toont hoe herkauwers een manier hebben gevonden om plantaardig voedsel efficiënter te gebruiken, bijvoorbeeld door hun gesofisticeerd immuunsysteem dat de bacteriële flora in hun pensmaag zeer precies regelt", zei hoogleraar Rasmus Heller.

"Daarnaast hebben we aanpassingen aan het metabolisme - het stofwisselingssysteem - van de dieren gevonden die hen in staat stellen te profiteren van het vermogen van de bacteriën om plantaardig materiaal te verteren. En ten slotte hebben de herkauwers gespecialiseerde tanden ontwikkeld die eveneens hun inname van voedsel vermeerderen. Dat zijn een aantal van de oorzaken voor het succes van de herkauwers", zo zei hij in een persmededeling van de Københavns Universitet. Heller werkt aan het Departement Biologie van de universiteit en is een van de leiders van de studie.

DNA is de blauwdruk van het leven, en het codeert niet alleen voor de biologische kenmerken, maar het slaat ook de geschiedenis van evolutionaire aanpassingen op. 

"Met de modernste technologie voor genoom-sequencing kunnen we nu de genomen ontcijferen van honderden soorten, wat vroeger niet mogelijk was. Door de genomen van de verschillende soorten met elkaar te vergelijken, kunnen we controversiële vragen over hun evolutie beantwoorden. We kunnen nu genen opsporen die essentieel zijn voor de anatomische kenmerken van de herkauwers, zoals de maag met vier compartimenten en de 'hoofdtooi'. Die worden nergens anders in het dierenrijk gevonden", zo voegde professor Guojie Zhang er aan toe. Zhang is een collega van Heller aan het Departement Biologie, en een van de andere leiders van het project.  

Een giraf tussen de bomen. Summer Kamal el Deen/Wikimedia Commons//CC BY-Sa 4.0

Kankercellen onder controle houden

De resultaten van de studie hebben uiteraard een fundamenteel wetenschappelijk belang, maar ze zijn ook relevant voor praktische toepassingen. Een van de belangrijkste aspecten van de studie is dat fundamenteel onderzoek naar dieren kan leiden tot verrassende nieuwe ontdekkingen. 

Veel wilde herkauwers zijn bijvoorbeeld resistent tegen belangrijke veeziekten die veel kosten met zich meebrengen zoals mond- en klauwzeer, en sommige wilde herkauwers hebben mogelijk zelfs verdedigingsmechanismen tegen kanker ontwikkeld. 

Zo toont de studie - eerder verrassend volgens de onderzoekers - dat de explosieve groei van het gewei van herten, tot 2 centimeter per dag, toegewezen kan worden aan genen die betrokken zijn bij een ander soort van explosieve groei van de cellen, namelijk kanker. Herten hebben evenwel andere genenvarianten ontwikkeld die ertoe bijdragen de celdeling onder controle te houden, en te verhinderen dat de deling op hol slaat en schade veroorzaakt zoals we dat zien bij kanker. Blijkbaar zijn herten dus in staat om een gecontroleerd soort van kankerachtige celgroei te gebruiken om hun indrukwekkende geweien elk jaar te vernieuwen. 

"Ik ben ervan overtuigd dat onze gegevens en resultaten zullen bijdragen tot het vinden van genen die van groot belang zijn in de veehouderij. We hebben voor nieuwe inzichten gezorgd in wat er aan de basis ligt van de groei van been, in regeneratieve biologie en in fysiologische aanpassingen aan het klimaat en de omgeving. Deze ontdekkingen kunnen een rol spelen in onze zoektocht naar behandelingen voor menselijke aandoeningen in de toekomst. Tegelijkertijd hebben we veel meer kennis vergaard over de ontwikkeling van deze belangrijke groep van dieren, die researchers jarenlang voor een raadsel hebben gesteld", zo zei Heller. 

De studie is een van de meest uitgebreide, coherente genoomprojecten die ooit uitgevoerd zijn op dieren. De eerste fase van de resultaten is gepubliceerd in drie artikels in Science, en er zullen er nog meer volgen. U vindt de drie artikels hier (overzicht), hier (geweien) en hier (aanpassingen van rendieren).

Een edelhert met een indrukwekkend gewei tijdens de bronst in Denemarken. Bill Ebbesen/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0