Een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt dat naakte molratten in "planten" kunnen veranderen, die overleven in omstandigheden die fataal zijn voor veel andere dieren. "Lenta.ru" vertelt hoe deze vreemde zoogdieren, die op insecten lijken, erin slagen hun metabolisme te veranderen en een zuurstofvrije omgeving te weerstaan.
Haarloze molratten (Heterocephalus glaber) zijn Afrikaanse dieren die in sommige opzichten meer op insecten dan op zoogdieren lijken. Net als mieren en bijen creëren ze eusociale kolonies met een vruchtbare koningin en onvruchtbare werksters. Deze koelbloedige en bijna blinde knaagdieren graven ondergrondse tunnels met een totale lengte van enkele kilometers. Passages verbinden levende cellen, opslagruimten en latrines. Dieren communiceren met elkaar door geluidssignalen, hun "taal" is rijker dan die van andere knaagdierensoorten.
Velen hebben gehoord dat naakte molratten geen kanker krijgen. In feite is dit niet helemaal waar: er vormen zich kwaadaardige tumoren in, maar dit gebeurt zelden. Voor het eerst werd kanker in H.glabe vorig jaar ontdekt door Amerikaanse wetenschappers - twee gevallen van de ziekte werden gemeld in de National Zoo in Washington en de Brookfield Zoo in Illinois. Dit gaf wetenschappers informatie dat naakte molratten niet honderd procent beschermd zijn tegen carcinogenese, hoewel aangenomen wordt dat het de inhoud in gevangenschap was die de ontwikkeling van gevaarlijke neoplasma's veroorzaakte.
Volgens sommige onderzoekers is de resistentie tegen kanker bij deze ondergrondse knaagdieren te wijten aan hun levensstijl. Feit is dat naakte molratten in een omgeving leven met een relatief laag zuurstofgehalte (2-9 procent), terwijl mensen lucht inademen met een zuurstofgehalte van 21 procent. Dit zou op de een of andere manier antitumorbescherming moeten activeren, hoewel er nog geen bevestiging van deze hypothese is.
De hypoxie waarin naakte molratten leven, is echter verantwoordelijk voor een andere ongebruikelijke eigenschap van deze dieren. Hun huid is ongevoelig voor de zure en brandende stof capsaïcine (gevonden in peper). Waarom hebben dieren zo'n aanpassing nodig, die bijna nooit aan de oppervlakte komt? Feit is dat kooldioxide zich ophoopt in de ondergrondse gangen. Wanneer het oplost in water, wordt koolzuur gevormd, dat bij knaagdieren verbranding kan veroorzaken op vochtige slijmvliezen. Om comfortabel in dergelijke omstandigheden te leven, verliest H.glabe gedeeltelijk pijngevoeligheid ("Lenta.ru" schreef hierover).
Naakte molratten kunnen gedurende lange tijd hoge concentraties kooldioxide weerstaan. Ze reageren op geen enkele manier als de CO2 in het gat 7-10 procent bereikt, probeer niet naar plaatsen te gaan die meer verzadigd zijn met zuurstof; ze hebben geen tekenen van pulmonale hyperventilatie en weefselacidose. Ze overleven vijf uur, zelfs als de kooldioxideconcentratie 80 procent is (de zuurstofconcentratie is 20 procent).
Foto: Thomas Park / UIC
Hoe kunnen naakte molratten onder de grond overleven, waar zo weinig zuurstof is? In feite zien deze knaagdieren er niet alleen uit als insecten, maar ook als planten. Onder omstandigheden van O2-tekort veranderen blinde zoogdieren hun metabolisme door fructose anaëroob af te breken. Dit proces produceert genoeg energie voor hersencellen om hun dood te voorkomen.
Promotie video:
Wetenschappers plaatsten naakte molratten in atmosferische kamers en creëerden hypoxische omstandigheden. De zuurstofconcentratie was vijf procent. Ondergrondse knaagdieren deden het goed gedurende vijf uur en normale muizen (Mus musculus) stierven in minder dan 15 minuten. Maar daar stopten de onderzoekers niet. Ze beroofden de zuurstofkamer volledig, waardoor de muizen zelfs geen minuut konden staan. De naakte molratten verloren na 30 seconden het bewustzijn, maar de pogingen om te ademen gingen enkele minuten door. Uiteindelijk stopte de ademhaling, maar zodra ze werden overgebracht naar kameromstandigheden, herleefde H.glabe en vertoonde geen tekenen van hersenschade. De knaagdieren overleefden na 18 minuten in een volledig zuurstofvrije omgeving.
Foto: Public Domain / Wikimedia
Wetenschappers hebben ontdekt dat bij langdurige hypoxie grote hoeveelheden fructose en sucrose (een disaccharide dat fructose bevat) in het bloed van dieren terechtkomen. Koolhydraten komen de hersencellen van knaagdieren binnen met behulp van moleculaire pompen die voorheen alleen in de darmen van andere zoogdieren werden aangetroffen. Fructose wordt gemetaboliseerd via een proces dat glycolyse wordt genoemd, waarbij normaal gesproken glucose betrokken is.
Glucose kan echter niet worden gebruikt vanwege het feit dat een van de fasen van glycolyse de aanwezigheid vereist van een actief enzym dat fosfofructokinase-1 wordt genoemd. De werking ervan hangt af van de energietoestand van de cel, die zonder zuurstof sterk wordt aangetast. Als gevolg hiervan stopt de hele glycolysecyclus en verliest de cel volledig het vermogen om de energie te produceren die nodig is voor het leven. Met fructose kun je deze barrière omzeilen. Dit produceert lactaat (melkzuur) en de energieproductie, zij het in kleine hoeveelheden, vindt in hoge mate plaats.
Dit vermogen om het metabolisme te veranderen om te overleven in barre omstandigheden komt veel voor bij planten, maar niet bij zoogdieren, aldus de onderzoekers.
De wetenschappers hopen dat hun ontdekking zal leiden tot de ontwikkeling van nieuwe methoden om schade aan hartweefsel als gevolg van hypoxie geassocieerd met coronaire hartziekte te voorkomen.
Alexander Enikeev