Utrechtse onderzoekers bewijzen dat plakdiertje het oerdiertje is

Zeer uitvergrote plakdiertjes

Al honderd jaar bestoken biologen elkaar met hypothesen over het allereerste diertje, het zogeheten Oermetazoon. Utrechters tonen aan dat het plakdiertje hét oerdiertje is.

Het oerdiertje was geen primitief sponsje of piepklein wormpje, maar een plakdiertje. “Daar durf ik mijn hand wel voor in het vuur te steken”, zegt onderzoeker Jeffrey Ringrose van de Universiteit Utrecht. In NPC Highlights, het vakblad van het Nederlandse Proteoom Centrum (NPC), licht hij toe dat Utrechts onderzoek aantoont dat het plakdiertje zo’n half miljard jaar geleden de Abraham moet zijn geweest van het dierenrijk. Mensen stammen, net als alle andere dieren, van het plakdiertje af. Nadat talrijke peperdure ontcijferingen van de genen van primitieve wormen, kwallen, sponsdieren, neteldieren en plakdieren geen opheldering hebben gebracht in de inmiddels honderd jaar oude biologentwist, zorgen de eerste metingen van hun eiwitten, hun zogeheten proteoom, voor een doorbraak.
“Een paar jaar geleden klopte ik aan bij Albert Heck, de directeur van het NPC”, vertelt Ringrose. “Ik was op zoek naar werk. Hij vroeg mij: ‘Wat zou je willen onderzoeken als je een miljoen had?’ Ik antwoordde: ‘Laten we het plakdiertje eens door de meetapparatuur halen die we hier hebben staan. Dat diertje is het primitiefste diertje dat er bestaat, zonder mond, ogen, zenuwstelsel, organen of spieren. Het heeft een minimaal aantal genen. Het bestaat uit maar 5 verschillende typen cellen. Ik ben vooral benieuwd hoe die cellen met elkaar communiceren. Ik ken een onderzoeksgroep in Duitsland die de diertjes kan kweken en leveren’.”Albert Heck vond het goed en zei ‘schrijf ze maar een brief’.
Ringrose vermoedde toen al dat het plakdiertje het oerdiertje is. Het is namelijk een soort levend fossiel. Het leeft op de bodem van de zee. Het is maar een paar millimeter groot. Eigenlijk is het niet meer dan een soort platte kwal die over een algendek heen zwemt, de celmembranen van de algen openbreekt en hun inhoud opeet. “Het plakdiertje is fascinerend in elk opzicht. Het heeft geen ogen, maar kan licht waarnemen; geen spieren, maar kan bewegen; geen maag, maar kan voedsel verteren. Het heeft zelfs zaad- en eicellen, maar niemand heeft ooit een bevruchte eicel tot volwassenheid zien uitgroeien. En als je alle cellen van het diertje van elkaar losweekt en vrijlaat, vormen ze vervolgens vanzelf weer hetzelfde dier.”
Bizarre wet
Om aan te tonen dat het plakdiertje het oerdiertje is, ging Ringrose uit van een bizarre wet in het dierenrijk: hoe complexer een dier, hoe minder het aminozuur tyrosine er in voorkomt. De complexiteit van een dier wordt hierbij afgemeten aan het aantal verschillende typen soorten lichaamscellen. Mensen hebben het minste tyrosine, terwijl het allerprimitiefste wormpje er juist vol mee zit.
“We weten dat tyrosine als ‘communicatiemiddel’ fungeert tussen dierencellen. Op moleculaire schaal werkt de communicatie tussen cellen  met het plakken en loskoppelen van fosfaat aan tyrosine. Groei en weefselvorming zijn er het gevolg van. Ik verwachtte bij het plakdiertje de allerprimitiefste signaaloverdracht te zien, zeg maar de rooksignalen van de celcommunicatie.”
De onderzoekers van de Universiteit Utrecht gooiden de inhoud van 2000 oerdiertjes in een buisje, knipten alle moleculen in stukjes en zetten hun grofste geschut in om te ontdekken uit welke eiwitten het diertje is opgebouwd. “We identificeerden uiteindelijk meer dan 6500 eiwitten, meer dan de helft van het totaal dat het diertje heeft”, vertelt mede-onderzoeker Henk van den Toorn van de Universiteit Utrecht.
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Uit de meting bleek dat in het primitieve diertje uitzonderlijk veel tyrosine een vlag van fosfaat heeft. Oftewel: meedoet aan de communicatie. De ‘bandbreedte’ is de allerhoogste ooit aangetroffen in een dier, de vijfvoudige van die in een zoogdier of een mens. “Ik onderzoek momenteel of we nog een ander primitief diertje kunnen vinden met zo’n belachelijk hoge bandbreedte. Vooralsnog lijkt het erop dat het plakdiertje de anderen overtreft. Dat is natuurlijk een ferm bewijs dat het plakdiertje het oerdiertje is.”
De bandbreedte in het oerdiertje zet de evolutie als het ware op zijn kop. Want de evolutie loopt blijkbaar niet van weinig naar veel informatie, maar van veel naar weinig. “In de evolutie is celcommunicatie gaandeweg gestroomlijnd”, zegt Ringrose. Hierbij is steeds meer tyrosine verdwenen. Dat lijkt de oorzaak van de bizarre complexiteitswet. Had het oerdiertje om te bewegen, eten, waar te nemen en zich voort te planten, 5 verschillende celtypes nodig die elkaar voortdurend bestoken met talrijke signalen, een zoogdier telt zo’n 220 celtypes en maar een paar zorgvuldig aangelegde communicatielijnen. “Je kunt je dus met reden afvragen wat nu complexer is.”
Over de oorzaak van het ontstaan van het communicatiesysteem in het oerdiertje is het vooralsnog koffiedik kijken. Maar ‘fosfaatvervuiling’ van de oerzee kan weleens een hoofdrol hebben gespeeld. De communicatie tussen cellen werkt immers met het plakken en loskoppelen van fosfaat aan tyrosine. “Het celcommunicatiesysteem zou oorspronkelijk een schoonmaaksysteem zijn geweest. Maar gaandeweg zorgde het voor de eerste samenwerkende cellen.”

Achtergrond
on 20/08/2013

Al honderd jaar bestoken biologen elkaar met hypothesen over het allereerste diertje, het zogeheten Oermetazoon. Utrechters tonen aan dat het plakdiertje hét oerdiertje is.

Het oerdiertje was geen primitief sponsje of piepklein wormpje, maar een plakdiertje. “Daar durf ik mijn hand wel voor in het vuur te steken”, zegt onderzoeker Jeffrey Ringrose van de Universiteit Utrecht. In NPC Highlights, het vakblad van het Nederlandse Proteoom Centrum (NPC), licht hij toe dat Utrechts onderzoek aantoont dat het plakdiertje zo’n half miljard jaar geleden de Abraham moet zijn geweest van het dierenrijk. Mensen stammen, net als alle andere dieren, van het plakdiertje af. Nadat talrijke peperdure ontcijferingen van de genen van primitieve wormen, kwallen, sponsdieren, neteldieren en plakdieren geen opheldering hebben gebracht in de inmiddels honderd jaar oude biologentwist, zorgen de eerste metingen van hun eiwitten, hun zogeheten proteoom, voor een doorbraak.

“Een paar jaar geleden klopte ik aan bij Albert Heck, de directeur van het NPC”, vertelt Ringrose. “Ik was op zoek naar werk. Hij vroeg mij: ‘Wat zou je willen onderzoeken als je een miljoen had?’ Ik antwoordde: ‘Laten we het plakdiertje eens door de meetapparatuur halen die we hier hebben staan. Dat diertje is het primitiefste diertje dat er bestaat, zonder mond, ogen, zenuwstelsel, organen of spieren. Het heeft een minimaal aantal genen. Het bestaat uit maar 5 verschillende typen cellen. Ik ben vooral benieuwd hoe die cellen met elkaar communiceren. Ik ken een onderzoeksgroep in Duitsland die de diertjes kan kweken en leveren’.”Albert Heck vond het goed en zei ‘schrijf ze maar een brief’.

Ringrose vermoedde toen al dat het plakdiertje het oerdiertje is. Het is namelijk een soort levend fossiel. Het leeft op de bodem van de zee. Het is maar een paar millimeter groot. Eigenlijk is het niet meer dan een soort platte kwal die over een algendek heen zwemt, de celmembranen van de algen openbreekt en hun inhoud opeet. “Het plakdiertje is fascinerend in elk opzicht. Het heeft geen ogen, maar kan licht waarnemen; geen spieren, maar kan bewegen; geen maag, maar kan voedsel verteren. Het heeft zelfs zaad- en eicellen, maar niemand heeft ooit een bevruchte eicel tot volwassenheid zien uitgroeien. En als je alle cellen van het diertje van elkaar losweekt en vrijlaat, vormen ze vervolgens vanzelf weer hetzelfde dier.”

Bizarre wet
Om aan te tonen dat het plakdiertje het oerdiertje is, ging Ringrose uit van een bizarre wet in het dierenrijk: hoe complexer een dier, hoe minder het aminozuur tyrosine er in voorkomt. De complexiteit van een dier wordt hierbij afgemeten aan het aantal verschillende typen soorten lichaamscellen. Mensen hebben het minste tyrosine, terwijl het allerprimitiefste wormpje er juist vol mee zit.

“We weten dat tyrosine als ‘communicatiemiddel’ fungeert tussen dierencellen. Op moleculaire schaal werkt de communicatie tussen cellen  met het plakken en loskoppelen van fosfaat aan tyrosine. Groei en weefselvorming zijn er het gevolg van. Ik verwachtte bij het plakdiertje de allerprimitiefste signaaloverdracht te zien, zeg maar de rooksignalen van de celcommunicatie.”

De onderzoekers van de Universiteit Utrecht gooiden de inhoud van 2000 oerdiertjes in een buisje, knipten alle moleculen in stukjes en zetten hun grofste geschut in om te ontdekken uit welke eiwitten het diertje is opgebouwd. “We identificeerden uiteindelijk meer dan 6500 eiwitten, meer dan de helft van het totaal dat het diertje heeft”, vertelt mede-onderzoeker Henk van den Toorn van de Universiteit Utrecht.

Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Uit de meting bleek dat in het primitieve diertje uitzonderlijk veel tyrosine een vlag van fosfaat heeft. Oftewel: meedoet aan de communicatie. De ‘bandbreedte’ is de allerhoogste ooit aangetroffen in een dier, de vijfvoudige van die in een zoogdier of een mens. “Ik onderzoek momenteel of we nog een ander primitief diertje kunnen vinden met zo’n belachelijk hoge bandbreedte. Vooralsnog lijkt het erop dat het plakdiertje de anderen overtreft. Dat is natuurlijk een ferm bewijs dat het plakdiertje het oerdiertje is.”

De bandbreedte in het oerdiertje zet de evolutie als het ware op zijn kop. Want de evolutie loopt blijkbaar niet van weinig naar veel informatie, maar van veel naar weinig. “In de evolutie is celcommunicatie gaandeweg gestroomlijnd”, zegt Ringrose. Hierbij is steeds meer tyrosine verdwenen. Dat lijkt de oorzaak van de bizarre complexiteitswet. Had het oerdiertje om te bewegen, eten, waar te nemen en zich voort te planten, 5 verschillende celtypes nodig die elkaar voortdurend bestoken met talrijke signalen, een zoogdier telt zo’n 220 celtypes en maar een paar zorgvuldig aangelegde communicatielijnen. “Je kunt je dus met reden afvragen wat nu complexer is.”

Over de oorzaak van het ontstaan van het communicatiesysteem in het oerdiertje is het vooralsnog koffiedik kijken. Maar ‘fosfaatvervuiling’ van de oerzee kan weleens een hoofdrol hebben gespeeld. De communicatie tussen cellen werkt immers met het plakken en loskoppelen van fosfaat aan tyrosine. “Het celcommunicatiesysteem zou oorspronkelijk een schoonmaaksysteem zijn geweest. Maar gaandeweg zorgde het voor de eerste samenwerkende cellen.”

Tags: albert heck

Advertentie