Zaterdag 24/10/2020

Biologie

Vooruit denken, de ideale pijnstiller en autisme: drie inzichten uit het onderzoek naar inktvissen

Beeld Getty

Dat je lijkt op een inktvis zal er bij weinigen ingaan als een compliment. Toch is er meer te leren van het intelligente weekdier dan u denkt. Drie inzichten uit het onderzoek naar inktvissen.  

Sander Griepsma steekt een rode afwasborstel in het aquarium waar de enige octopus van Sea Life in Scheveningen in huist. Het achtarmige beest zwemt langzaam naar boven en wikkelt een tentakel om de steel, en daarna zijn hele lijf. Bioloog Griepsma geeft deze bezigheidstherapie dagelijks aan de Octopus vulgaris, oftewel de gewone octopus. Na een minuut is het intelligente dier het speelgoed wel zat en laat het los.

Hij lijkt voor geen meter op de mens, maar toch delen de mens en het weekdier een gemeenschappelijke voorvader: een soort zeeworm die zo’n 600 miljoen jaar geleden leefde. Vanaf dat moment ontstonden vertakkingen in de evolutionaire stamboom waaruit onder andere de mens en inktvissen voortkwamen. Onder de inktvissen – Cephalopoda, wat koppotigen betekent – vallen dan weer octopussen, pijlinktvissen, zeekatten en nautilus.

Het unieke zenuwstelsel van inktvissen zorgt voor bovenmatige interesse bij wetenschappers, en biedt zelfs kansen voor de mens – ook in biomedisch onderzoek.

Beeld Getty

Inzicht 1: Een inktvis kan vooruit denken

Griepsma kent verhalen van collega’s met een octopus die elke dag in een aquarium verderop een paar vissen minder hadden. Bleek de octopus zich ’s nachts vol water te zuigen en zijn eigen aquarium uit te klauteren – octopussen kunnen uit zo’n voorraadje voldoende zuurstof halen om een tijdje buiten het water te leven – en elders op jacht te gaan, zo wezen camerabeelden uit.

Op jacht gaan is evolutionair gezien ingewikkeld gedrag dat vraagt om een plan: je verstoppen, wachten op je prooi en aanvallen. Gewervelde dieren hebben een centraal brein dat deze acties coördineert, maar ook een ongewerveld dier als een inktvis – met een eenvoudig zenuwstelsel – kan jagen. Zeekatten blijken bijvoorbeeld zelfs liever wat langer te wachten op een smakelijke hap dan zich tevreden te stellen met een minder voedzame maaltijd die direct beschikbaar is. 

Dat wijst er mogelijk op dat sommige inktvissen kunnen plannen, ingewikkeld gedrag dat tot nu toe alleen is aangetoond bij slimme soorten, zoals mensen, mensapen en kraaiachtigen.

Betekent dat dan dat een inktvis slim is? Dat nou ook niet per se, mailt de Australische onderzoeker Alex Schnell, die plannende zeekatten bestudeerde. “Misschien is gedrag dat op het eerste gezicht slim lijkt, eigenlijk gewoon aangeleerd of ingebakken in het brein.” Daar zijn wetenschappers nog niet over uit.

Het brein van een weekdier verschilt nogal van dat van een gewerveld dier. Gewervelden hebben een centraal brein dat dient als informatieverwerker en commandopost die de rest van het lijf aanstuurt. De hersenen van inktvissen werken meer als een soort coach, legt Griepsma uit. De centrale coach weet ongeveer wat de teamleden, de tentakels, aan het doen zijn, maar die gaan voor een deel ook hun eigen gang, als een voetbalteam met 8-jarigen.

De tentakels hebben zelf uitgebreide reuk- en tastzintuigen, waarvan lang niet alle informatie in het centrale brein terechtkomt. Dat komt simpelweg omdat niet alle zenuwcellen die informatie van zintuigen verwerken een lijntje hebben met de coach. Ook kunnen de armen zichzelf van andere armen onderscheiden, zodat ze niet met elkaar in de knoop raken.

Een centraal brein, zoals mensen en andere gewervelde dieren dat hebben, is een evolutionaire oplossing voor gecoördineerd jaaggedrag, maar de inktvis bewijst: het is zeker niet de enige manier om goed te kunnen jagen.

Beeld Getty

Inzicht 2: Misschien schuilt in de inktvis wel het recept voor de ideale pijnstiller

In de Verenigde Staten heerst een opiatencrisis. Naar schatting sterven 47.000 mensen per jaar aan een overdosis van zware pijnstillers. Een alternatieve, niet-verslavende methode om pijn te bestrijden is dus zeer gewenst.

“Misschien kunnen inktvissen daarbij helpen”, zegt Joshua Rosenthal, moleculair bioloog aan het Marine Biological Laboratory in het Amerikaanse stadje Woods Hole.

Niet alleen het zenuwstelsel van inktvissen is anders dan bij de mens ook blijken ze te goochelen met eiwitten, de uitvoerders van alles wat er in cellen gebeurt. Zo zijn bij mensen sommige eiwitten verantwoordelijk voor het doorgeven van pijnsignalen tussen zenuwen. Als die te enthousiast signalen doorgeven, registreren de hersenen dat als pijn.

Om die eiwitten te maken, doen cellen iets dat nog het meest lijkt op het overschrijven van een serie recepten. De kok maakt vervolgens netjes een gerecht volgens het recept. Cellen kunnen echter na het overschrijven letters in het recept weggummen en er andere voor in de plaats zetten. De kok begrijpt daardoor het recept niet, doet maar wat en het gerecht smaakt helemaal nergens naar. Het resultaat: een mislukt eiwit.

Bij de mens is dit zeer zeldzaam, maar inktvissen blijken veelvuldig hun recepten achteraf te wijzigen. Daardoor maken ze eiwitten die niet meer doen wat ze zouden moeten doen. Wat de inktvis daar zelf precies aan heeft, is niet duidelijk, maar het zal ongetwijfeld ergens goed voor zijn, denkt Rosenthal.

En dat principe kan weleens handig zijn bij pijnbestrijding bij mensen. Als je gericht recepten kunt veranderen zodat er geen eiwitten ontstaan om pijnsignalen door te geven, verdwijnt het pijnsignaal. Het mooie eraan, zegt Rosenthal, is dat je daarmee een pijnsignaal tijdelijk uit kunt zetten. Die tijdelijke pijnbestrijding kan van pas komen bij operaties. Onderzoekers proberen daarom nu te achterhalen hoe inktvissen besluiten met typex aan de slag te gaan.

Een alternatieve pijnstiller is er nog lang niet, waarschuwt Rosenthal, maar volgens hem is het inktvisonderzoek veelbelovend.

Beeld Getty

Inzicht 3: Inktvis werpt fundamenteel licht op oorzaak autisme

Tot voor kort was niet duidelijk wat de oorzaken van autisme kunnen zijn. De hersenaandoening kenmerkt zich door afwijkend sociaal gedrag, moeite met flexibel denken en verwerken van prikkels. Volgens Peter Burbach, hoogleraar moleculaire neurowetenschappen bij het UMC Utrecht, zit bij 90 procent van de patiënten de oorzaak van hun afwijkende gedrag in hun erfelijk materiaal, de genen. Inmiddels is bekend dat er wel duizend genen zijn die iets te maken hebben met autisme. Zij vormen de blauwdruk voor eiwitten in zenuwcellen.

Zenuwcellen ‘praten’ met elkaar om boodschappen door te geven. Bij dat praten is een hele rits eiwitten betrokken, zowel bij de zendende als de ontvangende zenuwcel. “Als je de eiwitten daar verstoort, ontstaat er een verstoord gesprek”, zegt Burbach, die inktviszenuwen onderzoekt in het Marine Biology Lab in Woods Hole. “En dat gesprek uit zich in autistisch gedrag.”

Dat van dat verstoorde gesprek weten wetenschappers uit genetisch onderzoek bij mensen en proeven in muizen. Wat de eiwitten precies doen, is moeilijk in detail te bestuderen. De inktvis helpt daarbij: de eiwitmachinerie waar zenuwcellen van inktvissen op draaien is hetzelfde als die van mensen en muizen.

Voordeel van de inktvis: sommige zenuwuitlopers die signalen doorgeven zijn zo’n duizend keer dikker dan bij de mens. Je kunt ze zelfs met het blote oog zien. Die dikke zenuwuitlopers, reuzeaxonen genaamd, maken het mogelijk te bestuderen wat er gebeurt in de zenuwuitlopers, en dus ook wat er misgaat. De zenuwuitlopers zijn simpelweg te klein bij andere proefdieren zoals de muis.

Begrijpen hoe de gesprekken verstoord zijn geraakt helpt om nieuwe stoffen te vinden die sommige vormen van autisme kunnen tegengaan. Uit dierproeven zijn al stoffen bekend die dat doen, wetenschappers zoeken nu naar betere en specifiekere stoffen. Uiteindelijk kunnen ze daarmee mogelijk een medicijn tegen ernstige vormen van autisme ontwikkelen, omdat het daarvoor het hardst nodig is. Volgens Burbach is dat medicijn er nog lang niet, maar de inktvis helpt wel om de zoektocht te versnellen.

Beeld Getty
Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234