Wormen hebben een biologische klok

Van bacteriën tot in de mens bestaan er biologische ’klokken’ met een cyclus van circa 24 uur. Als mens bemerk je hun bestaan vooral als ze in de war zijn. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij jetlag, maar ook slapeloosheid is een gevolg. De wetenschappelijke namen voor deze klokken zijn circadiaanse ritmes en ze worden gedreven door klokgenen met een cyclische expressie. Door synchronisatie met prikkels als licht en temperatuur, adapteren de genen en bijbehorende organismen zich aan milieurvariaties veroorzaakt door de draaiing van de aarde.

Onlangs werd in PLoS Biology overtuigend bewijs gepubliceerd dat de rondworm C. elegans, een veelgebruikt modeldier, ook een interne klok heeft.

Dit onderzoek begon met de zoektocht naar genen met ritmische variaties over 24 uur. Hiervoor werd een wormpopulatie met gelijke leeftijd getraind op een licht-donkerritme van 12 + 12 uur. Een tweede groep wormen werd in het donker grootgebracht in eenzelfde ritme variërend tussen 15 en 25 graden Celsius. Vervolgens werd 48 uur lang om de vier uur getest hoe sterk alle genen stonden aangeschakeld (Dit gebeurde door RNA isolatie, omzetting in DNA en testen op een DNA microarray chip). Hiervan waren de laaste 24 ‘vrijlopend’, wat betekent dat er geen externe prikkel meer was. Zo kan bekeken worden of een ritme onafhankelijk van prikkels blijft doorlopen.

Er werd een groot aantal cyclische genen gevonden, die voor temperatuur danwel licht gevoelig waren. De meeste genen varieerden alleen in de aanwezigheid van de externe prikkel en worden dus niet door de klok gedreven. Een kerngroep bleef tijdens de ‘vrijlopende’ fase wel cyclisch. Interessant genoeg was er een derde gengroep die slechts varieerde in de vrije fase. De onderzoekers speculeren dat hun cyclus op een bepaalde manier wordt gemaskeerd tijdens de trainingfase.

In tegenstelling tot andere dieren hadden deze warmte- en lichtgereguleerde genen nauwelijks overlap, wat duidt op het bestaan van gescheiden systemen. De warmte-gevoelige genen hadden vooral te maken met voedselverwerking, terwijl de lichtgevoelige genen invloed hadden op de ontwikkeling. Bevestiging van genen met PCR leverde overtuigend bewijs voor een klok, dat in gedragsonderzoek van wormen altijd heel wankel had geleken.

De onderzoekers ontdekten nog twee interessante zaken aan de klok van de rondworm. Ten eerste lijkt hij niet verwant aan die van insecten of andere meercellige dieren. Bekende klokgenen bleken namelijk op een constant niveau tot expressie te komen en geen cyclus te hebben. Ten tweede hebben de onderzoekers al een van de sensor gevonden voor het opvangen van de warmte- en licht signalen benodigd voor het instellen van ritmes. Het gaat hier om tax-2 een component van een kanaaleiwit dat voorkomt op sensorische neuronen. Het is een schrale troost, maar de volgende keer dat je moe en geprikkeld uit een vliegtuis stapt, weet je in ieder geval dat je niet de enige bent.

Leave a Comment