Of het nu vliegt, loopt of zwemt, bijna elk gegeven dier heeft een lichaam opgebouwd uit spiegelbeelden, met de linkerkant die de rechterkant reflecteert. Maar deze symmetrie loopt grotendeels huid diep. In de mens zit bijvoorbeeld het hart links, terwijl de lever naar rechts buigt.
gerelateerde inhoud
- Wat extraverten en introverten kunnen leren van slakken
- UV-licht onthult de kleuren van fossiele schelpen
- Nieuwe diepzeeslakken zijn de eigen punkrockers van de natuur
De afgelopen eeuw hebben wetenschappers gezocht naar de genetische code die aanleiding geeft tot interne asymmetrie in het dierenrijk, om een completer beeld te krijgen van hoe alle wezens zich ontwikkelen. Deze genen kunnen zelfs miljarden jaren worden teruggevoerd tot de laatste universele gemeenschappelijke voorouder. Nu denkt een internationaal team dat ze het hebben gevonden - of althans een deel ervan, dankzij de bescheiden vijverslak.
In tegenstelling tot de meeste dieren dragen slakken hun asymmetrie op hun rug in de vorm van de krullen van hun schelpen. Om het af te maken, gaan slakken niet altijd dezelfde kant op - de meeste krullen naar rechts, maar anderen kunnen naar links krullen.
In een studie die deze week is gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology , rapporteren wetenschappers dat het formin-gen kan bepalen of slakembryo's een naar links of naar rechts gekrulde schaal beginnen te ontwikkelen. Door een enkele verandering aan te brengen in de miljarden moleculaire letters waaruit het slakkengenoom bestaat, kunnen de onderzoekers een rechter krultang naar links schakelen.
"Je kunt het vinden van het gen vergelijken met het vinden van een naald in een hooiberg", zegt hoofdauteur Angus Davison van de Universiteit van Nottingham.
Davison en zijn collega's brachten de genomen van meer dan 3000 gigantische vijverslakken, of Lymnaea stagnalis in kaart, en zochten naar verschillen tussen de links- en rechtsoprollende weekdieren. Ze beperkten zich eerst tot waar het gen waarin ze geïnteresseerd zijn zich verstoppen en begonnen toen te scannen op belangrijke verschillen in hoe goed de genen hun werk deden, ook bekend als het bouwen van eiwitten die de biologie van een dier regelen.
Hoewel een monumentale taak, zegt Davison dat ze een pauze hebben genomen. Het team vond een mutatie in één gen dat de eiwitproductie in de versie tegen de klok in van de slak uitschakelde.
Hoewel vijverslakschelpen meestal met de klok mee krullen, kunnen ze ook de andere kant op krullen - met enkele interessante gevolgen. Ten eerste is paren met hun rechtshandige tegenhangers bijna onmogelijk. (Fotografie door Esther de Roij en Gary McDowell, digitale compositie door Jeremy Guay, Peregrine Creative) "We hebben echt geluk gehad, want het blijkt dat de mutatie de functie van het gen blokkeert, " legt hij uit. Dit is niet altijd het geval. Hoewel een gemuteerd gen schadelijk klinkt, hebben de meeste van deze natuurlijke veranderingen in het genoom niet veel effect op hun gastheren. In dit geval verhinderde een kleine verandering in het gen in kwestie - formine - echter dat het geen eiwitten opbouwde.
De wetenschappers probeerden vervolgens de manier waarop baby-slakken zich ontwikkelen te veranderen door de slakkenembryo's te behandelen met een anti-formine medicijn. Zoals verwacht zorgde het medicijn ervoor dat de slakken die normaal met de klok mee krullen, de tegenovergestelde manier draaien.
Geen van de omgekeerde slakken overleefde de behandeling. De exacte reden hiervoor is nog onbekend, omdat sommige slakken van nature bestaan met een krul tegen de klok in. Maar “het is heel moeilijk om asymmetrie te veranderen zonder ook andere belangrijke functies te veranderen”, zegt Davison. En formine is een gen dat eerder is gevonden om te helpen bij het bouwen van cellulaire steigers bij alle dieren, dus wijzigingen in het gen kunnen dodelijke gevolgen hebben voor de cellen.
Benieuwd of dit gen belangrijk zou kunnen zijn voor asymmetrie in andere organismen, behandelde het team het ontwikkelen van kikkerembryo's met hetzelfde anti-formine medicijn, en ze kregen vergelijkbare resultaten - sommige kikkers groeiden harten aan de "verkeerde" kant van hun lichaam. Dit suggereert dat de asymmetrie die binnen veel meer soorten op de loer ligt, ook ten minste gedeeltelijk kan worden beheerst door het formine-eiwit.
Deze studie omvat meer dan een eeuw intriges rondom de krul van de slakkenhuizen.
Patholoog Arthur Edwin Boycott en zijn vriend, amateur-naturalist Captain C. Diver, publiceerden de ontdekking van een genetische controle voor het draaien van slakkenhuizen in 1923, op basis van hun werk voor het fokken van slakken in glazen potten. Maar in tegenstelling tot de overgeërfde genen voor menselijke oogkleur, draagt een rechtskrullende slak niet noodzakelijk een rechtskrullend forminegen.
Daarna duurde het bijna 60 jaar voordat wetenschappers erachter kwamen hoe dit werkt. Het blijkt dat de krul van de slak wordt gereguleerd door een stof die de slakkenmoeder - een losjes gebruikte term, omdat slakken hermafrodieten zijn - opgenomen in de ingewanden van het ei, of cytoplasma. Deze stof veranderde de ontwikkelende baby en beïnvloedde zijn krulrichting.
"Dat was 34 jaar geleden", zegt bioloog Richard Palmer, die niet bij het onderzoek betrokken was, "en sindsdien proberen ze vast te stellen wat [die stof] was."
Voer Davison en zijn collega's in. Met behulp van moderne laboratoriumtechnieken identificeerde het team niet alleen het gen, maar bepaalden ze ook dat kleine subcellulaire asymmetrieën kunnen worden gedetecteerd wanneer het embryo slechts twee cellen groot is. De resultaten suggereren "dat er een universeel systeem is dat asymmetrie op macroniveau beheert", zegt Palmer.
Nadat hij aanvankelijk van de ontdekking had gehoord, vatte zijn antwoord van één woord de lange zoektocht samen: 'Eindelijk'.
Maar de zaak is nog niet helemaal gesloten. De controle van het gen over coiling is niet van toepassing op alle landslakken, en er is de zeurende vraag waarom slakken, in tegenstelling tot mensen, niet allemaal dezelfde asymmetrische voorkeur hebben en consequent in dezelfde richting krullen, zegt Palmer.
Formine is waarschijnlijk slechts één in een reeks genen die de symmetrie tussen dieren regelt, zegt Davison. Maar nu ze eindelijk dit gen in het vizier hebben, hoopt het team dat deze kleine krullen hen zullen helpen ontrafelen waarom we allemaal een beetje off-kilter zijn.
Wetenschappers waren verrast om te ontdekken dat, in tegenstelling tot de vijverslak, veranderingen in het formin-gen de richting van de krul van deze Japanse landslak niet lijken te regelen. (Esther de Roij)
