Je leest:

Groter lichaam bij lagere temperatuur

Groter lichaam bij lagere temperatuur

Auteur: | 15 mei 2008

Bij lagere temperaturen groeien rondwormen groter – net als bijna alle soorten. Wagenings en Utrechts onderzoek legt de moleculaire basis van dit ecologische principe bloot.

In koudere regionen zijn zoogdieren groter dan vergelijkbare soorten in warmere gebieden. Dit is energetisch gunstig omdat de kleinere oppervlakte-inhoud-ratio maakt dat ze warmte minder snel verliezen. Deze temperature size rule gaat echter ook op voor ‘koudbloedige’ of ectotherme dieren zoals vissen, insecten of rondwormen. C. elegans bijvoorbeeld wordt bij 10 graden Celsius zo’n 33 procent groter dan bij 25 graden. Een evolutionair sluitende verklaring hiervoor bestaat nog niet, maar Nederlandse genetici hebben bij deze rondworm wel een moleculair-biologische schakelaar gevonden.

Dr. Jan Kammenga van het Wageningse Nematologie Laboratorium beschrijft in PLoS Geneticsvan deze maand samen met collega’s van het Hubrecht Laboratorium in Utrecht een mutatie die C. eleganshet vermogen ontneemt groter te worden bij lagere temperaturen. De mutatie zit in het tra-3-gen dat codeert voor een eiwit dat onder meer betrokken is bij celzwelling. Dat komt overeen met de wijze waarop de worm groeit, namelijk niet door meer cellen te maken maar door z’n cellen groter te maken.

Het tra-3-eiwit is een calcium geactiveerd calpaïne, dat ook betrokken is bij seksedeterminatie en neurodegeneratie. In zoogdieren hebben calpaïne-eiwitten onder meer een functie in apoptose. Ze vergroten de membraandoorlaatbaarheid waardoor cellen water opnemen, zwellen en uiteenvallen. Maar het is onbekend hoe calcium via tra-3 in C. eleganstot grotere cellen leidt.

De onderzoekers kwamen de mutatie op het spoor door twee wormenstammen te kruisen. Een ‘normale’ stam die groter groeit bij lagere temperaturen en een stam die dat niet doet. Het verschil tussen beide stammen is te herleiden tot meerdere QTL’s of chromosoomgebieden. Eén van die QTL’s tekende voor bijna eenderde van het verschil. In dat gebied gingen de genetici op zoek naar genen waarbij ze in het bijzonder letten op calciumafhankelijke eiwitten, omdat een verhoogde intracellulaire calciumconcentratie het belangrijkste gevolg is van een lagere temperatuur.

‘Het gebeurt in dit type onderzoek niet zo vaak dat ook de structuur van een gevonden eiwit geanalyseerd wordt’, vertelt Kammenga. ‘Wij hebben dat wel gedaan, zo kwamen we erachter dat de mutatie precies in het functionele, calciumbindende deel van het eiwit zit. Het is een zwakke, missense mutatie die een aminozuur verandert, maar het eiwit intact laat. Het is dus geen mutatie die een stopcodon veroorzaakt en ervoor zorgt dat het hele eiwit niet meer functioneel is.’

De vraag is wat de vinding betekent. ‘De mutatie op zich zegt natuurlijk niet zoveel over het evolutionaire proces’, geeft Kammenga toe. ‘Het laat wel de functionele verandering van het tra-3-eiwit zien. Op een of andere manier moet het energetisch interessant zijn om groter te worden bij lagere temperaturen. Om daar achter te komen zouden we nakomeling van mutante wormen bij verschillende temperaturen moeten bestuderen. Het geeft wel aan dat een ingewikkelde eigenschap als lichaamsgrootte via genetisch eenvoudig mechanismen te beïnvloeden valt.’

Over het nut van een groter lichaam voor ectotherme dieren bij lage temperaturen bestaan uiteenlopende verklaringen. Het fenomeen komt voor bij zulke uiteenlopende soorten, van bacteriën tot fruitvliegen en planten, dat er wellicht geen universele verklaring bestaat. Ideeën zijn dat het tot meer of grotere nakomelingen zou leiden, of betere ouderzorg mogelijk zou maken.

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 mei 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.