Een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt dat naakte molratten het vermogen hebben om in planten te veranderen tijdens het overlevingsproces onder omstandigheden die fataal zijn voor de meeste andere dieren. Wetenschappers hebben geprobeerd vast te stellen hoe deze vreemde zoogdieren, meer zoals insecten, hun metabolisme veranderen en overleven in een zuurstofarme omgeving.
Naakte molratten zijn dieren die in Afrika leven en tot op zekere hoogte op insecten dan op zoogdieren lijken. Net als mieren en bijen worden ze gekenmerkt door het ontstaan van eusociale kolonies met onvruchtbare werksters en een vruchtbaar vrouwtje. Deze bijna blinde en koelbloedige knaagdieren graven ondergrondse tunnels, die in totaal kilometers lang zijn. Met behulp van deze passages worden woonruimten, latrines en bergingen met elkaar verbonden. Deze dieren communiceren met elkaar door middel van geluidssignalen en hun "taal" is veel rijker dan die van andere knaagdierensoorten.
Veel mensen weten dat naakte molratten geen kanker krijgen. Maar in werkelijkheid is dit niet zo: ze vormen kankertumoren, maar dit gebeurt zeer zelden. Voor het eerst werd vorig jaar kanker bij deze knaagdieren ontdekt door Amerikaanse wetenschappers - ze meldden verschillende gevallen van de ziekte, die werden geregistreerd in Washington in de National Zoo, en in Illinois in de Brookfield Zoo. Hierdoor kregen wetenschappers informatie dat deze dieren niet honderd procent beschermd zijn tegen carcinogenese, hoewel men van mening is dat juist omdat de knaagdieren in gevangenschap werden gehouden, ze gevaarlijke neoplasma's ontwikkelden.
Sommige onderzoekers zeggen dat kankerresistentie bij naakte molratten te wijten is aan hun levensstijl. Deze knaagdieren leven in een omgeving waarin het zuurstofgehalte relatief laag is (slechts 2-9 procent), terwijl mensen lucht inademen, voor zuurstof waarin het 21 procent bereikt. Zo'n omgeving moet op de een of andere manier bescherming tegen kanker activeren, hoewel deze hypothese nog niet is bevestigd.
Tegelijkertijd is de hypoxie waarin deze knaagdieren leven, gerelateerd aan een andere ongebruikelijke eigenschap van naakte molratten. Hun huid is ongevoelig voor capsaïcine (een brandende stof die voorkomt in peper) en zuur. Wetenschappers hebben geprobeerd uit te leggen waarom een dergelijke aanpassing nodig is voor knaagdieren, die bijna hun hele leven ondergronds doorbrengen en bijna nooit aan de oppervlakte komen. Koolstofdioxide hoopt zich op in ondergrondse tunnels. Wanneer het oplost in water, wordt koolzuur gevormd, waardoor knaagdieren zich kunnen verbranden op vochtige slijmvliezen. Om zich in dergelijke omstandigheden voldoende comfortabel te voelen, gaat bij naakte molratten de pijngevoeligheid tot op zekere hoogte verloren.
Knaagdieren zijn lange tijd bestand tegen hoge concentraties kooldioxide. Ze reageren op geen enkele manier als het kooldioxidegehalte in het gat stijgt tot 7-10 procent: ze doen geen enkele poging om naar plaatsen te gaan waar meer zuurstof is. Bovendien vertonen ze geen tekenen van weefselacidose en pulmonale hyperventilatie. Zelfs als de concentratie kooldioxide 80 procent bereikt, kunnen ze in dergelijke omstandigheden vijf uur lang bestaan.
Deskundigen vroegen zich af hoe deze dieren overleven in ondergrondse holen, waar zo weinig zuurstof is. Het bleek dat naakte molratten er niet alleen uitzien als insecten, maar ook als planten. In een omgeving met een tekort aan O2 veranderen knaagdieren hun stofwisseling en beginnen ze fructose anaëroob af te breken. Door dit proces komt voldoende energie vrij, die nodig is voor de hersencellen en die het afsterven van deze cellen voorkomt.
Als onderdeel van het experiment plaatsten wetenschappers de knaagdieren in atmosferische kamers, waardoor de omstandigheden van hypoxie opnieuw werden gecreëerd. Het zuurstofgehalte was slechts vijf procent. Naakte molratten deden het goed gedurende vijf uur, terwijl normale muizen na ongeveer 15 minuten stierven. Daar stopten de onderzoekers echter niet. Ze verwijderden alle zuurstof uit de kamers, waardoor de muizen in minder dan een minuut stierven. De gravers verloren binnen een halve minuut het bewustzijn, maar gaven hun pogingen om te ademen enkele minuten niet op. Uiteindelijk stopte de ademhaling, maar zodra ze werden overgebracht naar kameromstandigheden, kwamen de knaagdieren weer tot leven en vertoonden geen tekenen dat hun hersenen beschadigd waren. Zo overleefden naakte molratten zelfs na 18 minuten in een omgeving zonder zuurstof.
Promotie video:
Wetenschappers hebben ontdekt dat onder omstandigheden van langdurige hypoxie een vrij grote hoeveelheid sucrose en fructose in het bloed van deze dieren komt. Moleculaire pompen, die voorheen uitsluitend in de darmen van zoogdieren werden aangetroffen, transporteren koolhydraten naar hersencellen. Metabolisatie van fructose wordt uitgevoerd door middel van glycolyse, die verloopt met de deelname van glucose onder normale omstandigheden.
Tegelijkertijd is het onmogelijk om glucose te gebruiken vanwege het feit dat een van de fasen van glycolyse een actief enzym vereist dat fosfofructokinase-1 wordt genoemd. De activiteit van dit enzym is sterk afhankelijk van de energietoestand van de cel, die zonder zuurstof sterk verslechtert. Uiteindelijk stopt het glycolyseproces en kan de cel niet meer de energie produceren die hij nodig heeft om te functioneren. Fructose kan deze barrière omzeilen door lactaat of melkzuur te produceren, waardoor de energieproductie opnieuw wordt opgewekt, zij het in kleine hoeveelheden.
Zoals de onderzoekers opmerken, is dit vermogen om hun metabolisme te veranderen om te overleven in extreme omstandigheden typisch voor planten, maar niet voor zoogdieren.
De onderzoekers hopen dat hun ontdekking een kans biedt om nieuwe methoden te ontwikkelen om schade aan hartweefsel te voorkomen tijdens hypoxie, die wordt geassocieerd met coronaire hartziekten.