Wanneer ontstaat resistentie tegen dierengif? Studenten publiceren groots overzicht
Gaat een slang dood wanneer hij op zijn lip bijt? Waarom overleeft een mangoest een cobrabeet, maar wij mensen niet? Die vragen doolden door de hoofden van gif-enthousiastelingen en masterstudenten Biologie Jory van Thiel en Roel Wouters. Ze verzamelden informatie uit vele bronnen en publiceerden hun vondsten en ideeën in een vooraanstaand tijdschrift.
‘Sommige dieren hebben genetische aanpassingen om niet dood te gaan aan supergevaarlijke toxische stoffen. Zij overleven het eten van een giftig dier, of een beet of prik,’ vertelt Van Thiel. ‘Maar het viel op hoe vaak die genetische aanpassingen precies hetzelfde zijn in verschillende diergroepen die niet aan elkaar verwant zijn. Dit heet convergente evolutie, en dat hebben wij voor allerlei gifstoffen en diersoorten met elkaar vergeleken.’
Alle soorten gifresistentie in één publicatie
De publicatie is een review: een grote samenvatting van onderzoeken en theorieën en het telt maar liefst 18.000 woorden. De studenten publiceren hun artikel in Biological Reviews, het meest geciteerde wetenschappelijke tijdschrift onder biologen. ‘Het bijzondere aan de publicatie is dat zo’n overzicht nog nooit voor alle giftige dieren is samengevat,’ meent Wouters. Daarvoor schakelden ze ook hulp in van gerenommeerde wetenschappers in de gifwereld, zoals Michael Richardson, maar ook Nick Casewell, Bryan Fry en Nederlands bekendste bioloog Freek Vonk.
De balans tussen resistentie en een werkend lichaam
In het artikel opperen Van Thiel en Wouters verschillende ideeën over hoe de convergente evolutie ontstaan is. Een belangrijk concept daarbij was functional constraints. Dat betekent dat de resistentie niet ten koste mag gaan van processen in je lichaam, zoals je bloedsomloop of de aansturing van je zenuwstelsel en spieren.
Van Thiel legt uit: ‘Receptoren binden signaalstoffen in je lichaam en sturen zo biologische processen aan. Daardoor kan je bijvoorbeeld spieren samentrekken. Gifstoffen lijken op signaalstoffen en binden ook aan die receptoren, maar blokkeren het biologische proces. Zo verlamt het gif die spieren. Resistentie ontstaat als het receptor-DNA verandert: dan verandert de vorm een beetje en bindt het gif niet meer. Het principe van functional constraints is dan belangrijk: want de functie – het binden van signaalstoffen – moet nog wel goed genoeg blijven gaan.’
Je kunt niet eindeloos sleutelen aan een receptor.
Wouters vult aan: ‘Je kunt dus niet eindeloos blijven sleutelen aan de receptor. Alleen kleine aanpassingen werken zonder dat de receptor zijn functie verliest en dat zie je dan ook bij alle diergroepen, dus van zoogdieren, tot reptielen en insecten, op dezelfde manier ontstaan. Zeker bij dieren waar de kans al miljoenen jaren vrij groot is dat ze gepakt worden door giftige dieren, of die giftige dieren eten. Dat beantwoordt dus de vraag waarom mangoesten wel tegen een cobrabeet kunnen, maar mensen niet.’
Immuun voor je eigen gif
Daarnaast besteedden Van Thiel en Wouters aandacht aan tal van andere theorieën omtrent convergente evolutie. Bijvoorbeeld dat autoresistentie – resistent zijn voor je eigen gif – helpt bij het feit dat sommige dieren zo giftig zijn geworden. ‘De oorsprong van hun gif ligt namelijk vaak bij een andere bron. Een voorbeeld daarvan is de vogel Pitohui uit Papoea-Nieuw-Guinea,’ vertelt Wouters. ‘Die is giftig, omdat hij kevertjes eet die giftig zijn. Omdat de vogel resistent is geworden, kan hij hogere levels van het gif opbouwen in zijn lichaam, om uiteindelijk zelf giftig te worden. En ook dat zie je dus op heel veel manieren terugkomen in het dierenrijk.’
Het volgende project
Gaan de heren nu rustig aan doen na hun tweede succesvolle publicatie? ‘Niet echt,’ vertelt Van Thiel. ‘Ik doe nu mijn tweede masterstage in Liverpool bij een van de grootste slangengif-groepen, en kijk naar gifvariatie. Roel onderzoekt de persoonlijkheid van gifslangen bij het IBL in samenwerking met Serpo Zoo. En we zijn ook met een oogarts aan het kijken naar de indirecte effecten van slangengif. Dus als een slang in je voet bijt, wat gebeurt er dan in je oog? Daarover volgt later meer!’
Lees het hele artikel in Biological Reviews
Spugende cobra’s
Dit is de tweede grote publicatie van de biologiestudenten. Eerder publiceerden zij in Science al over hun onderzoek naar spugende cobra’s en hoe hun extra pijnlijke gif door co-evolutie met de mens is ontstaan.
Foto banner: Matej and Zuzana Dolinay, Living Zoology