Door een toevallige genetische verspringing, miljoenen jaren geleden, werd het paard de wandelende krachtcentrale die hij is. Het is een inzicht waarvan ook de mens misschien nog eens kan profiteren.
Maarten Keulemans is wetenschapsredacteur bij de Volkskrant, gespecialiseerd in klimaat en microleven.
Daar staat hij dan, Equus caballus, het paard. De spieren overal duidelijk zichtbaar onder de huid, de poten hoog en sterk, de rug stevig en recht. Wát een atleet. Meer dan de helft van zijn lichaamsgewicht bestaat uit spieren, meer dan 200 duizend kilometer aan bloedvaatjes voorzien zijn weefsels van zuurstof.
Zuurstof die zijn weefsels gulzig opzuigen en omzetten in energie. Een gezonde man in de kracht van zijn leven neemt bij het hardlopen per minuut zo’n 45 milliliter zuurstof per kilogram lichaamsgewicht op, bij een topatleet kan dat oplopen tot meer dan 60 milliliter. Het paard hinnikt erom. Tegen de 200 milliliter zuurstof per kilogram kan het dier erdoorheen jagen. Zie onze spieren als een motor, en het paard heeft er een rij cilinders bij.
Waarom eigenlijk? De oorzaak gaat miljoenen jaren terug, beschrijven Amerikaanse oogartsen deze week in vakblad Science. Láng voordat er mensen waren, en toen de voorouders van paarden nog kleine, onopvallende opdondertjes waren, niet veel groter dan een geit.
Wacht even: oogartsen? Het kan raar lopen, mailt hoofdauteur Gianni Castiglione vanuit de Vanderbilt Universiteit in Nashville. ‘Ik ben gepromoveerd op de moleculaire evolutie van opsines, fotogevoelige eiwitten in het oog. Daarna werd ik postdoc oogheelkunde. Maar mijn interesse in moleculaire evolutie heb ik altijd gehouden.’ En toen hij ook nog ontdekte dat bepaalde oogziekten te maken hebben met de energiehuishouding in de cel – bingo.
Goed: miljoenen jaren geleden dus. Diep in de cellen van de voorouder van het paard voltrok zich toen een merkwaardige verandering, blijkt uit de moleculaire stamboom die Castiglione en zijn team opstelden. Een minieme mutatie, in een gen dat in het van afkortingen doortrokken wereldje van de moleculaire biologie KEAP1 heet. De voorouder van het paard kreeg een aangeboren afwijking, zou je kunnen zeggen. Dieren die het afwijkende KEAP1-gen meekregen, zouden voortaan een sputterend gen hebben. Bij bouwsteen nummer vijftien loopt de machinerie van de cel op het gen vast.
Maar laat dat nu stomtoevallig juist enorm voordeel opleveren, schetsen Castiglione en collega’s. KEAP1 is immers een cruciaal radertje in het wegwerken van schadelijke sloopmoleculen genaamd ‘radicalen’, die ontstaan als onze cellen zuurstof verbranden. Door de mutatie op plek vijftien is KEAP1 efficiënter gaan werken. En dat niet alleen: via een omweg verhoogt de mutatie ook de energieproductie zelf.
Meer energie, én minder radicalen die schade aanrichten in weefsels – bij mensen veroorzaken vrije radicalen van alles uiteenlopend van veroudering en kanker tot hart- en vaatziekte. Ergens diep in de prehistorie zal de voorouder van het paard krachtig hebben gebriest, of welk geluid het dier ook maakte. Hier was een waaier aan opgevoerde hoefdieren geboren – de ezel en de zebra hebben de turbo ook geërfd; de neushoorn heeft ’m weer niet.
Dat is natuurlijk niet de enige eigenschap die het paard zo bijzonder maakt, vertelt evolutiebioloog Frietson Galis (Naturalis). Zo hebben paarden, anders dan bijvoorbeeld katachtigen, ook een stevige rug. Dat kost minder energie bij het rennen, zonder steeds de rug te hoeven opbollen en weer uit te klappen. Fun fact: het duurde even voordat de mens de wonderkracht van het paard leerde waarderen. ‘We weten uit de archeologie dat paarden aanvankelijk werden opgegeten, voordat we ze gingen berijden’, zegt Galis.
Het is niet de eerste keer dat de evolutie het KEAP1-gen verandert om het energieverbruik van dieren te verbeteren. De eerste grote verandering was ergens rond de 400 miljoen jaar geleden, toen de eerste vissen aan land kwamen en ook een manier moesten vinden om zuurstof te verbranden zonder ten onder te gaan aan de ziekmakende vrije radicalen die daarbij vrijkomen.
De tweede sprong werd vijf jaar geleden opgemerkt, ook door de groep van oogarts Castiglione. Vogels pikten miljoenen jaren geleden eveneens een gunstige mutatie op van hun KEAP1-gen. Met als gevolg dat ook fladderende vogels per kilogram lichaamsgewicht er veel meer zuurstof doorheen jagen dan een mens kan opbrengen.
Interessant allemaal, maar nuttig voor patiënten is het ook, legt Castiglione uit. Zo is KEAP1 een belangrijk doelwit voor allerlei medicijnen, bij chronische ziekten zoals psoriasis en netvliesdegeneratie, legt hij uit. ‘En dankzij dit onderzoek weten we nu dat een nieuw doelwit, plek vijftien, kan worden aangepakt. Omdat de natuur dat al heeft gedaan bij paarden.’
Het paard had geluk. Bij mensen zijn plotse haperingen midden in een gen vaak de oorzaak van akelige aandoeningen, met taaislijmziekte en spierdystrofie als meest beruchte, aldus Castiglione. Het paard vond een manier om daarmee om te gaan, onder meer door een ander eiwit drie keer zo actief te maken. Misschien kan de paardenversie van dat eiwit ooit ook mensen helpen, oppert hij. Als een wel heel letterlijk paardenmiddel.
Daar staat hij dan, Equus caballus. Hij voelt zich sterk, energiek, het dier dat de geschiedenis veranderde. Allemaal dankzij een ‘T’ waar eerst een ‘C’ stond, ergens tussen de 2,7 miljard letters van zijn genetische bouwplan. Een toevallig schot in de roos van de evolutie.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant