Het dierenrijk kent een enorme variëteit aan levensvormen. We kunnen ze natuurlijk niet allemaal behandelen, maar we staan in dit hoofdstuk o.a. stil bij een aantal opvallende verschijnselen bij de koudbloedigen: de reptielen en de amfibieën.
Bij deze groepen liggen de gemiddelde leeftijden in de vrije natuur vaak lager dan bij de grote zoogdieren die we eerder besproken hebben. Zo leeft een hagedis gemiddeld zo’n zeven jaar. Een kikker kan theoretisch wel tien jaar oud worden, maar de praktijk is vaak heel anders. De schildpad is binnen deze groep de grote uitzondering; deze dieren kunnen, zoals bekend, extreem oud worden.
Net als bij de muis zien we hier enorme verschillen tussen het leven in de vrije natuur en het leven in gevangenschap. Neem de kikker als voorbeeld:
In het wild: De levensverwachting is hier extreem laag. Kikkers staan onderaan de voedselketen; miljoenen eitjes en kikkervisjes worden opgegeten door vissen, insecten en vogels. Zelfs als volwassen kikker zijn de risico’s enorm (roofdieren, verkeer, verlies van leefgebied). De meeste kikkers halen hun eerste verjaardag als volwassen dier niet eens.
In gevangenschap: Onder ideale omstandigheden — veilig voor roofdieren, met gecontroleerde temperaturen en altijd voldoende voedsel — kunnen kikkers uitzonderlijk oud worden. Ze leven dan vaak 5 tot wel 10 keer langer dan hun wilde soortgenoten.
Een cruciaal aspect van veroudering is het vermogen van bepaalde dieren om beschadigingen zelf te herstellen. Denk aan een simpel wondje in je vinger: je lichaam herstelt de beschadigde huid automatisch door nieuwe cellen aan te maken. Wetenschappers zijn ervan overtuigd dat dit regeneratievermogen de sleutel is tot het begrijpen van verouderingsprocessen.
Bij sommige dieren zien we een verbijsterend herstelvermogen. Veel hagedissen kunnen bijvoorbeeld hun staart doelbewust loslaten wanneer een roofdier hen aanvalt. Dit is een overlevingsstrategie en het lichaam is vervolgens in staat om die complete staart — inclusief spieren en zenuwen — weer helemaal opnieuw te laten aangroeien.
Aan het einde van dit hoofdstuk laten we je nog meer opmerkelijke voorbeelden zien van dieren die dit proces tot in het extreme beheersen.
Je kunt ondertiteling aanzetten aan de hand van het tandwieltje rechtsonder.
De video legt uit hoe sommige dieren, met name de axolotl (een Mexicaanse salamander), in staat zijn om binnen zes weken een volledig functioneel ledemaat terug te laten groeien. Dit proces is een biologisch meesterwerk dat in een paar stappen verloopt:
Het Blastema: Zodra een salamander een ledemaat verliest, trekken huidcellen naar de wond om deze te dichten. Daaronder vormen zich speciale cellen die samen het blastema worden genoemd. Dit is een soort “reparatie-knop” die lijkt op hoe bij een embryo een nieuw lichaamsonderdeel begint te groeien.
De-differentiatie: Wat dit proces uniek maakt, is dat volwassen cellen (zoals spier- of botcellen) terugkeren naar een soort “basisstand” (stamcellen). Ze vergeten even hun oude functie om weer alles te kunnen worden bijvoorbeeld een nieuwe poot of staart.
Positioneel geheugen: De cellen in het blastema lijken precies te weten waar ze zich bevinden en hoeveel er moet worden bijgegroeid. Hierdoor groeit er nooit een hele poot aan als alleen het topje van een teen ontbreekt.
Geen littekens: Waar mensen wonden dichten met littekenweefsel, wat verdere groei blokkeert, herstellen salamanders de weefsels vaak zonder sporen achter te laten.
Waarom kunnen mensen dit niet?
Hoewel mensen beperkte regeneratieve gaven hebben (zoals het herstellen van de lever of het aangroeien van vingertoppen bij jonge kinderen), blokkeert ons lichaam grootschalige regeneratie meestal door littekens te vormen. Wetenschappers onderzoeken momenteel of we de “slapende” instructies in ons eigen DNA kunnen activeren om deze eigenschap van de salamander in de toekomst te kopiëren.
Antwoord: De amfibieën.
Toelichting: Hoewel ze net als reptielen koudbloedig zijn, horen kikkers bij de amfibieën omdat ze een grote gedaanteverwisseling ondergaan (van kikkervisje met kieuwen naar volwassen dier met longen) en een vochtige huid hebben.
Antwoord: Door de afwezigheid van roofdieren, ziekten en extreme weersomstandigheden.
Toelichting: In het wild staan kikkers onderaan de voedselketen en halen velen hun eerste jaar niet. In een gecontroleerde omgeving (gevangenschap) wordt hun biologische potentie van circa 10 jaar pas echt zichtbaar.
Antwoord: Volwassen cellen ondergaan de-differentiatie, waarbij ze terugkeren naar een soort ‘basisstand’ (denk aan stamcellen).
Toelichting: De cellen “vergeten” hun specifieke taak als bijvoorbeeld spier- of botcel, zodat ze weer alles kunnen worden wat nodig is om het nieuwe lichaamsdeel op te bouwen.
Antwoord: Door een soort ‘positioneel geheugen’ in de cellen.
Toelichting: De cellen weten precies waar ze zich bevinden in verhouding tot de rest van het lichaam. Hierdoor groeit er geen hele poot aan als alleen een teen ontbreekt, en stopt de groei zodra het ledemaat de juiste afmeting heeft.
De eendagsvlieg dankt zijn naam aan zijn extreem korte levensduur als volwassen insect. Deze dieren, die door biologen haften worden genoemd, brengen het grootste deel van hun leven door als larve onder water. Het gaat dan om een periode die wel één tot drie jaar kan duren.
Zodra de eendagsvlieg zich echter ontpopt tot een volwassen insect (de imago), verandert alles. Dit stadium staat volledig in het teken van de voortplanting. Omdat hun monddelen en darmstelsel niet meer functioneren, nemen ze geen voedsel meer op; hun enige missie is het vinden van een partner.
Het einde is even abrupt als indrukwekkend: de vrouwtjes van sommige soorten kunnen niet eens op de normale manier eieren leggen. Direct na de bevruchting laten ze zich stervend op het water vallen, waarbij ze hun eigen lichaam als een soort ‘voedselpakketje’ aanbieden aan de volgende generatie (zie foto). De totale levensduur boven water bedraagt hierdoor vaak slechts enkele uren tot maximaal een paar dagen
Hoe oud een mier wordt, hangt volledig af van de rol binnen de kolonie. In deze strak georganiseerde maatschappij is de levensduur extreem ongelijk verdeeld:
1. De Koningin: De absolute recordhouder
De koningin is het kloppend hart van de kolonie. Haar enige taak is het leggen van eitjes. Omdat ze diep in het nest leeft, perfect wordt beschermd en de beste voeding krijgt, bereikt ze voor een insect een fabelachtige leeftijd.
Gemiddelde leeftijd: 10 tot 20 jaar is heel gewoon, met uitschieters tot bijna 30 jaar.
2. De Werksters: De onvermoeibare krachten
Werksters zijn onvruchtbare vrouwtjes die al het zware werk verzetten: voedsel zoeken, het nest bouwen en de larven verzorgen. Hun leven is gevaarlijk en fysiek uitputtend, zeker wanneer ze buiten het nest treden.
Gemiddelde leeftijd: 1 tot 3 jaar. Hoewel ze genetisch op de koningin lijken, leven ze door hun zware bestaan tot wel twintig keer korter.
3. De Mannetjes (Darren): Een tragisch kort bestaan
Mannetjes hebben slechts één biologisch doel: paren met een nieuwe koningin tijdens de spectaculaire ‘bruidsvlucht’. Ze hebben vaak vleugels, maar hun levenskracht is beperkt.
Gemiddelde leeftijd: Enkele weken tot maximaal twee maanden. > Vrijwel direct na de paring sterven ze. Mannetjes die niet paren, sterven vaak alsnog snel door uitputting of omdat ze simpelweg niet meer door de werksters worden gevoed en uit het nest worden gezet.
Op de site van EOS wetenschappen lezen we:
…Een opmerkelijk onderzoek in dit vakgebied loopt al enige tijd aan de University of Exeter. De Britse biologen volgen al meer dan tien jaar het wel en wee van een populatie veldkrekels. Het studiegebied ligt niet in Groot-Brittannië, maar betreft een weide in het noorden van Spanje… (einde citaat)
En wat blijkt?
…Hier wordt ieder exemplaar van de veldkrekel individueel gemerkt en in heuse bigbrotherstijl gevolgd met een netwerk van maar liefst 140 videocamera’s. Dat levert een schat aan informatie op over overleving en gedragsvariatie. Bij veldkrekels zijn beide geslachten erg territoriaal en ze verdedigen hun plekje rond een holte die als schuilplaats geldt. De vegetatie voor de holte vreet het mannetje weg, want op deze arena zal het tsjirpen. Hun studie toont overtuigend dat oudere mannetjes op dat vlak minder goed presteren. Maar er is veel variatie. Zo zagen de onderzoekers dat het leeftijdsgebonden verval in zangprestaties verschilde tussen jaren…
Antwoord: Hun monddelen en darmstelsel functioneren niet meer; hun lichaam is puur gebouwd voor de voortplanting.
Toelichting: Omdat de eendagsvlieg als larve al een enorme energievoorraad heeft opgebouwd voor die ene laatste dag, is eten niet meer nodig. De natuur heeft alle ‘overbodige’ organen wegbezuinigd om plaats te maken voor eitjes.
Antwoord: De Koningin.
Toelichting: Terwijl werksters vaak maar 1 tot 3 jaar leven, geniet de koningin van een veilige, beschermde omgeving en optimale voeding diepe in het nest, waardoor ze een recordleeftijd voor een insect bereikt.
Antwoord: Hun zangprestaties namen af naarmate ze ouder werden (senescentie).
Toelichting: Het onderzoek toonde aan dat ouderdom bij krekels gepaard gaat met fysiek verval, waardoor ze minder effectief worden in het lokken van vrouwtjes op hun ‘podium’.
Antwoord: Het vrouwtje laat zich na de bevruchting stervend op het water vallen, waarbij haar eigen lichaam dient als energiebron/voedsel voor de omgeving waarin haar nageslacht zal opgroeien.
Toelichting: Dit is een extreem voorbeeld van hoe de individuele overleving volledig ondergeschikt is aan het succes van de volgende generatie.
Een opmerkelijke regeneratievermogen toont de zoetwaterpoliep met de naam Hydra. Die naam is ontleend aan de Griekse sage over het veelkoppige monster Hydra van Lerna. In die sage ging het om een veelkoppig monster dat moeilijk te verslaan was, omdat elke kop die van het lichaam werd afgeslagen, telkens dubbel aangroeide. Over regeneratievermogen gesproken …
In Wikipedia lezen we:
•..Biologen zijn bijzonder geïnteresseerd in hydra vanwege haar regeneratieve capaciteit: ze verouderen niet en sterven niet door ouderdom. In 1998 beweerde Daniel Martinez in Experimental Gerontology dat hydra biologisch onsterfelijk zijn. Nader onderzoek lijkt deze stelling te bevestigen. Hydra stamcellen hebben de mogelijkheid zich onbeperkt te hernieuwen… (einde citaat)
Maar er is één worm die we als de ware kampioen van regeneratie moeten huldigen. Het gaat om de platworm Schmidtea mediterranea, een soort die voorkomt in het Middellandse Zeegebied. Onderzoekers bestuderen dit diertje intensief, omdat zijn vermogen tot zelfvernieuwing cruciale aanwijzingen geeft over hoe cellen verouderen en hoe weefselherstel werkt.
Op de wetenschapssite NEMO Kennislink komt onderzoeker Stijn Mouton van het verouderingsinstituut ERIBA (UMC Groningen) aan het woord over deze ‘superworm’.
We citeren:
“Nog opmerkelijker is hun wonderlijk grote herstelvermogen. Bij ons groeit een snee nog wel dicht als die niet al te groot is, maar bij de superworm kan elk willekeurig lichaamsdeel weer aangroeien — zelfs de kop. Als je één worm in vijf stukken snijdt, eindig je met vijf wormen,” vertelt Mouton. “Die stukken kronkelen niet alleen verder, maar herstellen binnen twee weken volledig tot nieuwe, complete wormpjes.“
Het antwoord ligt in de informatievoorziening: als een klein fragment van een planaria-worm in staat is om een compleet nieuwe kop, inclusief hersenen en ogen, op te bouwen, dan betekent dit dat de “blauwdruk” van de hele worm in dat kleine fragment aanwezig moet zijn. De cellen hebben niet alleen de ingrediënten, maar ook het volledige receptenboek om het organisme vanaf nul te herstellen.
Lees het volgende artikel artikel: https://www.nemokennislink.nl/publicaties/de-paradox-van-de-onsterfelijke-kwal
Bestudeer de volgende vier boeiende vragen die direct aansluiten bij het artikel over de onsterfelijke kwal en die uitnodigen tot nadenken:
1. Hoe kan de kwal Turritopsis dohrnii zijn levenscyclus omkeren en weer jong worden, terwijl andere dieren dat niet kunnen?
2. Waarom spreken wetenschappers bij deze kwal van “biologische onsterfelijkheid”, terwijl het dier toch kan sterven?
3. Welke rol spelen cellen en DNA-processen bij het vermogen van de kwal om zijn lichaam opnieuw op te bouwen?
4. Wat kunnen onderzoekers van deze kwal leren over veroudering en levensverlenging bij mensen?