Het doel van het onderzoek was natuurlijk niet om visjes met een identiteitscrisis te produceren. Jonathan Sylvester van Georgia Tech. is geïnteresseerd in de ontwikkeling van hersenen. Dit orgaan heeft een belangrijke rol gespeeld in de evolutie van onze soort. De voorhersenen zijn bij zoogdieren relatief ver ontwikkeld, vooral bij primaten. Toch is er nog maar weinig bekend over de genetische oorzaak voor de opbouw van onze hersenen. Wat zorgt er voor dat een hersengebied bij de ene diersoort veel groter is dan bij de andere?
Vaardigheid
Voor het onderzoek naar de evolutie van hersenen blijken cichliden de ideale dieren te zijn. Cichliden zijn kleine visjes en de gebruikte soorten komen allemaal uit het Malawimeer in Afrika. Ze hebben een gemeenschappelijke 500.000 jaar oude voorouder waardoor ze genetisch sterk overeenkomen. Toch verschillen hun hersenen even veel als die van twee verschillende zoogdiersoorten, omdat ze aangepast zijn aan verschillende leefomgevingen. Soorten die boven zandbodems op plankton jagen hebben relatief grote tussenhersenen, waarmee ze onder andere visuele informatie verwerken. Andere soorten die tussen rotspartijen leven kunnen navigeren in complexe 3D omgevingen. De voorhersenen, waar deze vaardigheid zetelt, zijn in deze soorten beter ontwikkeld.
De verhouding tussen de voor- en tussenhersenen blijkt door twee eiwitten geregeld te worden. Deze twee eiwitten werken als een soort ‘signaal’ voor een van de twee hersengebieden. Hoe sterker een signaal is ten opzichte van het andere signaal, hoe groter het bijbehorende hersengebied is ten opzichte van het andere gebied. De cichliden die op de zandbodem leven maken meer van het eiwit WNT1 aan, waardoor de tussenhersenen relatief groot zijn. Bij de rotsbewoners is het precies andersom.
Om te controleren of het werkelijk zo eenvoudig was, probeerde Sylvester deze signalen te beïnvloeden. Met behulp van Lithium Chloride verhoogde hij de aanmaak van WNT1 in 48 uur oude rotsbewoner-embryo’s. Wat bleek? De behandelde cichliden hadden grotere tussenhersenen dan onbehandelde cichliden. Ze hebben daarmee eigenlijk de hersenen van zandbewoners gekregen. Sylvester en zijn collega’s willen nu gaan kijken hoe de verandering in de hersenen het gedrag van de dieren beïnvloedt.
Natuur
Een directe toepassing van deze ontdekking is er nog niet, maar het schijnt wel nieuw licht op de vraag hoe de hersenen van verschillende dieren zo sterk kunnen verschillen. Door te variëren in de aanmaak van één enkel eiwit kan de natuur hersenen produceren voor alle mogelijke omgevingen. Nu is het nog maar te hopen dat die arme visjes tussen de rotsen de weg nog wel kunnen vinden.
Bron
Jonathan B. Sylvester et al., “Brain diversity evolves via differences in patterning”, PNAS, 11 april 2010