De onderzoekers onderzochten de gifklieren van de Taiwanese habu-slang, een groefkopadder.
Evan Pickett/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Muizen (en ook mensen) hebben het genetische potentieel om gifklieren te ontwikkelen

Mensen zijn niet giftig, en muizen ook niet, maar in onze genomen schuilt wel het potentieel om giftig te worden, zo blijkt uit een nieuwe studie. De genetische basis om orale gifklieren te ontwikkelen is aanwezig zowel bij reptielen als bij zoogdieren, zo blijkt. De studie biedt ook het eerste concrete bewijs voor een onderliggende moleculaire link tussen de gifklieren van slangen en de speekselklieren van zoogdieren. 

"Giffen zijn een cocktail van proteïnen die dieren tot wapens gemaakt hebben om hun prooi te immobiliseren en te doden, en ook voor zelfverdediging", zei Agneesh Barua. "Wat interessant is aan gif is dat het geëvolueerd is bij zo veel verschillende dieren: bij kwallen, spinnen, schorpioenen, slangen en zelfs bij sommige zoogdieren. Hoewel deze dieren verschillende manieren hebben ontwikkeld om het gif over te brengen, is een oraal systeem - waarbij het gif ingespoten wordt door een beet - een van de meest voorkomende en best bestudeerde systemen." 

Barua is een doctoraatsstudent aan de Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University en de eerste auteur van de nieuwe studie, die hij uitvoerde samen met Alexander S. Mikheyev van de Australian National University. 

Wetenschappers bestuderen nog steeds de oorsprong van oraal gif en ze zijn er nog niet helemaal uit. Dit onderzoek naar slangen, een groep dieren die bekend en gevreesd zijn voor hun snel werkende beet, legt nu de oude basis bloot van oraal gif. 

Het mechanisme om gif aan te maken en in te brengen van de gewone adder.
Hectonichus/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Meewerkende genen

Tot hiertoe hebben onderzoekers zich toegespitst op de genen die coderen voor de proteïnen - eiwitten - die deze giftige cocktail vormen. "Veel van de giftige stoffen die nu gevonden worden in slangengif, werden echter toegevoegd nadat het orale gifsysteem al ontstaan was. We moesten kijken naar de genen die aanwezig waren voor de oorsprong van het gif, genen die de opkomst van het gifsysteem mogelijk gemaakt hebben", zei Barua.  

Dus ging het team in de plaats daarvan op zoek naar genen die aan de zijde van de gif-genen werken en er sterk mee in interactie treden. Ze gebruikten daarvoor gifklieren van de Taiwanese habu-slang, een groefkopadder die in Azië voorkomt. 

De onderzoekers identificeerden zo'n 3.000 van deze 'meewerkende genen' en ontdekten dat ze op verschillende manieren een belangrijke rol speelden bij het beschermen van cellen tegen stress die veroorzaakt wordt door het produceren van een hoop proteïnen. Ze speelden ook een sleutelrol in het reguleren van de aanpassing en vouwing van de proteïnen. 

Als proteïnen gemaakt worden, moeten de lange ketens van aminozuren samenvouwen op een specifieke manier. Zoals een verkeerde vouw bij origami, verhindert één misstap dat de proteïne de juiste vorm aanneemt die nodig is om behoorlijk te kunnen functioneren. Verkeerd gevouwen proteïnen kunnen zich ook opstapelen en cellen beschadigen. 

"De rol van deze genen in de ongevouwen eiwitrespons is logisch aangezien giffen een complexe mengeling van proteïnen zijn. Om er zeker van te zijn dat je al deze proteïnen kunt aanmaken, heb je een robust systeem nodig dat verzekert dat de proteïnen juist gevouwen zijn, zodat ze effectief kunnen werken", zei Barua. De ongevouwen eiwitrespons is een cellulaire stressrespons die geactiveerd wordt door een opeenhoping van ongevouwen of verkeerd gevouwen proteïnen in de cel en die de cel daartegen beschermt. 

Protobothrops mucrosquamatus (de bruingevlekte groefkopadder, habu, Chinese habu of Taiwanese habu) is geïntroduceerd op het Japanse eiland Okinawa.
OIST/Steven Aird

Giftige muizen?

De onderzoekers keken vervolgens naar de genomen van andere wezens in het dierenrijk, waaronder honden, chimpansees en mensen, en stelden vast dat die genomen een eigen versie van deze genen bevatten. 

Toen het team naar het weefsel van de speekselklieren bij zoogdieren keken, ontdekte het dat de genen een patroon van activiteiten vertoonden dat gelijkaardig was aan dat in de gifklieren van slangen. De onderzoekers denken daarom dat speekselklieren bij zoogdieren en gifklieren bij slangen een oude functionele kern delen, die behouden is gebleven sinds de twee afstammingslijnen honderden miljoenen jaren geleden uit elkaar zijn gegaan. 

"Veel wetenschappers geloofden intuïtief dat dit waar was, maar dit is het eerste solide bewijs voor de theorie dat gifklieren geëvoleerd zijn uit vroege speekselklieren", zei Barua. "En terwijl slangen helemaal gek geworden zijn, veel verschillende gifstoffen in hun gif hebben ingewerkt en het aantal genen die betrokken zijn bij de productie van het gif vermeerderd hebben, produceren zoogdieren als spitsmuizen een eenvoudiger gif dat sterk lijkt op speeksel." 

Het kennelijke gemak waarmee de functie van speekselklieren aangepast kan worden om giftig te worden is verbijsterend, zeggen de onderzoekers, en het zou kunnen betekenen dat wetenschappers andere zoogdieren in een verontrustend nieuw licht beginnen te bekijken.

"In de jaren 80 zijn er experimenten geweest die aantoonden dat mannelijke muizen verbindingen produceren in hun speeksel die erg giftig zijn als ze geïnjecteerd worden bij ratten", zei Barua. "Als onder bepaalde ecologische omstandigheden muizen die meer giftige eiwitten in hun speeksel produceren, meer succes hebben bij het voortplanten, dan zouden we binnen een paar duizenden jaren giftige muizen kunnen tegenkomen." 

Of muizen zich al dan niet op deze evolutionaire weg bevinden, is een zaak die nog voort onderzocht moet worden, maar de kwestie doet wel de lijnen vervagen tussen giftige en niet-giftige soorten. En hoewel het zeer onwaarschijnlijk is, ook mensen zouden giftig kunnen worden als de juiste ecologische omstandigheden ooit zouden bestaan. "Het geeft wel een totaal nieuwe betekenis aan de uitdrukking 'giftig persoon'", zo grapte Barua.  

De studie van Barua en Mikheyev is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Okinawa Institute of Science and Technology. 

Een American short-tailed shrew, een soort spitsmuis. De inhoud van de gifklieren van deze soort is voldoende om 200 muizen te doden door intraveneuze injectie.
Public domain

Meest gelezen