Levensvonk in zebravisje

De eerste hartslag in een zebravisje-embryo, zo’n twintig uur na de bevruchting. © ISTOCK, HASE-HOCH-2

Zebravisje

Je vindt ze vaak in aquaria, maar dat is mijn ding niet. Het visje, Danio rerio, blijkt ook een bekend proefdier te zijn voor medisch onderzoek. Het komt oorspronkelijk uit Azië en heeft een lengte van een paar centimeters. De mannetjes zijn gewoonlijk iets kleiner en slanker dan de vrouwtjes. Door hun fellere kleuren, vinden wij ze, evenals de zebravisvrouwtjes, mooier om te zien.

De vissen planten zich zeer snel voort. De vrouwtjes leggen wekelijks een paar honderd eitjes, die zich buiten het lichaam ontwikkelen. Die doorzichtige eitjes kun je opvangen om ze onder geavanceerde microscopen te bestuderen. Zo kunnen onderzoekers de ontwikkeleng van een embryo gemakkelijk bestuderen en, bijvoorbeeld, manipuleren voor genetisch onderzoek. Bovendien gaat de ontwikkeling van de bevruchte eicel tot een visje razendsnel. Het duurt vijf dagen.

Elke bevruchte eicel heeft een dooier die het embryo van voedsel voorziet. Na een kwartier begint de eicel zich te delen. Binnen vier uur zijn er duizenden cellen ontstaan. Het is wonderbaarlijk, maar na één dag ontstaan de ogen, het hart en het staartje, zijn de hersenen zichtbaar en kun je het bloed zien stromen. Maar waarom het hart ineens begint te kloppen bleef tot nu toe een raadsel.

 

Visjes zijn geen mensen

Vanwege die snelle ontwikkeling, buiten het lichaam van de moeder, in doorzichtige eitjes, is het zebravisje een gewild en goedkoop proefdier. Wij zijn zelf geen vissen. Soms denk ik wel eens dat het goed zou zijn als we zelf voor keer een tijdje een vis zouden zijn. Wellicht begrijpen we de zee dan beter. Wellicht zouden we de oceaan dan minder als onze turbo-vuilnisbak gebruiken. Wellicht zouden we het zeeleven dan eindelijk met andere ogen bekijken; met meer respect en ontzag.

Toch hebben wij meer gemeen met zebravisjes dan je op het eerste gezicht zou zeggen. Als paleontoloog weet ik dat wij met de vissen zijn verbonden door een lang evolutionair proces. Als we onze stamboom terug volgen komen we ook uit bij de vissen en uiteindelijk bij het raadselachtige ontstaan van het leven op de aarde. Dat deden Richard Dawkins en Yan Wong (2017) in het beroemde boek Het verhaal van onze voorouders, een pelgrimstocht naar de oorsprong van het leven.

Het is juist onze honderden miljoenen jaren oude voorgeschiedenis, die ons verbindt en onderscheidt. En daardoor is er een sterke overeenkomst met andere dieren die nu en vroeger de aarde bewoonden. Wat de zebravisjes en u en ik betreft, is ongeveer tachtig procent van de genen die bij ons ziekten veroorzaken, ook aanwezig in de zebravisjes, die in vele huiskamers aquaria bevolken.

Uiteraard zijn er ook verschillen. Zo hebben wij geen zwemblaas en zebravisjes wel. Evenals alle landdieren hebben wij longen. Het hart van de zebravisje is ook anders dan dat van ons. Wellicht zijn ze daarom minder harteloos. Bovendien is het spijsverteringstelsel van de zebravis anders dan dat van ons. Toch zijn er zoveel overeenkomsten dat we veel kunnen leren van het zebravis-onderzoek.

 

Levensvonk

De levensvonk, die 18-22 uur na de bevruchting plaatvond, werd bij toeval ontdekt. De onderzoekers wilden meer leren over de communicatie tussen de cellen in een zich ontwikkelend zebravis-embryo. Hiervoor werd samengewerkt met het gespecialiseerde, interdisciplinaire Cohen-laboratorium dat volgens hun website de grenzen in het biologisch onderzoek verlegt, door innovatieve chemische, biologische en fysische technieken. Hun resultaten zijn indrukwekkend.

Je komt in een andere wereld als je hun website (https://cohengroup.princeton.edu/ ) bekijkt. Het laboratorium beschouwt cellen, zoals in het embryo’s van het zebravisje, als steden en kuddes van schapen, waarin onderlinge communicatie belangrijk is. Het is die communicatie die met geavanceerde technieken in beeld wordt gebracht. Een belangrijke focus van hun onderzoek is het bestuderen van elektrische signalen in het zenuwstelsel. Je krijgt een soort ‘Alice in Wondeland’-gevoel bij het bekijken van hun werk.

Met behulp van fluorescerende eiwitten en zeer snelle microscopische beeldvorming hebben de onderzoekers veranderingen in calciumniveaus en elektrische activiteit in hartcellen van zebravis-embryo's, vastgelegd. Tot hun verbazing ontdekten ze dat alle hartcellen ineens overgingen van niet-kloppen naar kloppen. Dat was te zien aan gelijktijdige pieken in de calcium- en elektrische signalen. Onmiddellijk erna begonnen de hartcellen synchroon kloppen.

 

Vertroostend

In een normaal mensenleven klopt ons hart ongeveer drie miljard keer. Een hart heeft geen pauzeknop en neemt al helemaal geen vakantie. Hapert die, dan heeft dat al snel grote gevolgen. Hier is de huidige technologie vaak levensreddend. De plotselinge overgang van dode cellen naar levend weefsel ontlokte Adam Cohen de opmerking “Het was alsof iemand een schakelaar had omgedraaid”.

In de natuur wordt, wat je er ook van wilt denken als mens of zebravisje, diezelfde energetische schakelaar eens weer uitgezet. Dat noemen wij het einde van ons leven dat even raadselachtig is als het begin.

 

Tekst: Jan Stel, 1-10-2023 Voormalig voorzitter Sea First

Prof.em. Ocean Space and Human Activity, University Maastricht, the Netherlands.