Linksboven de Girardia dorotocephala. Onder de koppen van de ‘geëlektrificeerde’ Girardia dorotocephala-wormen

Onderzoekers van de Amerikaanse Tufts-universiteit hebben platwormen gekweekt met de koppen (en hersens) van een aanverwante soort zonder aan de genetica te hebben gesleuteld. Strikt genomen zou dit bericht dan ook niet in dit blog mogen verschijnen, maar de genetica wordt niet alleen bepaald door de basevolgorde op het DNA-molecuul. Ze manipuleerden de bioelektrische netwerken in de wormen in wording om hun resultaat te bereiken. De resultaten van dit onderzoek zouden behulpzaam kunnen zijn bij het verklaren en, uiteindelijk, voorkomen van geboorteafwijkingen, denken de onderzoekers.
“Algemeen wordt aangenomen dat de volgorde en structuur van chromatine, het materiaal waar chromosomen uit bestaan, de vorm van een organisme bepalen, maar deze resultaten tonen aan dat de functie van fysiologische netwerken de soortspecifieke anatomie terzijde kan schuiven”, zegt onderzoeker Michael Levin. “Door de verbinding tussen cellen via de elektrische synapsen te beïnvloeden zijn we er in geslaagd om de kop en de hersens van een totaal andere soort te laten ontwikkelen bij dieren met een normaal genoom.”
Het is belangrijk te weten hoe de vorm vorm krijgt, om, bijvoorbeeld, geboorteafwijkingen te herstellen of om nieuwe biologische structuren te laten groeien na beschadiging. Dit onderzoek geeft aanleiding tot vragen over hoe genen en bioelektrische netwerken elkaar beïnvloeden om complexe structuren te bouwen.”
De onderzoekers deden hun proeven met de Girardia dorotocephala-worm, een platworm die een uitzonderlijk regeneratietalent heeft. De onderzoekers bereikten hun resultaten door met elektrische signalen de communicatie tussen cellen via eiwitkanalen te onderbreken. De veranderingen gingen dieper dan de huid. De elektrische verstoring hadden niet alleen effect op de vorm van de koppen van de wormen, maar ook op die van de hersens en de verdeling van de stamcellen. Het gemak waarmee dat kon zou iets van doen hebben met de positie van de platwormen in de evolutionaire hiërarchie ten opzichte van elkaar: hoe dichterbij op de evolutionaire stamboom hoe makkelijker de verandering. Dat zou tot de conclusie kunnen leiden dat de evolutie meer ‘instrumenten’ heeft dan mutaties of overspringende genen.
De verandering was echter niet permanent. Ze werden later weer ‘gecorrigeerd’. Hoe dat dan weer gebeurt moeten de geleerden nog uitzoeken. De onderzoekers presenteerden ook een rekenmodel aan de hand waarvan is te bepalen hoe veranderingen in de celcommunicatie leiden tot diverse vormen.

Bron: eScience News