Algemeen
Paarden zijn supersterk, de term paardenkracht bestaat niet voor niets. Uit wetenschappelijk onderzoek is nu gebleken dat dit komt door een toevallige genetische mutatie die miljoenen jaren geleden plaatsvond. Van dit inzicht kan de mens mogelijk ook nog voordeel hebben.
Het paard is eigenlijk een topatleet: overal onder zijn vel zijn de spieren duidelijk zichtbaar, het dier heeft lange, sterke benen, de rug is stevig en meestal recht. Meer dan de helft van het lichaamsgewicht van het edele dier is spieren en in het lichaam worden de weefsels van zuurstof voorzien door ruim 200.000 kilometer aan bloedvaten. Al deze zuurstof wordt in het lichaam omgezet in energie.
Ter vergelijking: een gezonde, fitte man neemt tijdens het hardlopen zo’n 45 milliliter zuurstof per kilo lichaamsgewicht op met minuut. Een topsporter neemt meer op: dit kan wel tot 60 milliliter per kilo lichaamsgewicht per minuut zijn. Maar dat is nog niets vergeleken met een paard. Het edele dier kan tot 200 milliliter zuurstof per kilo lichaamsgewicht per minuut verbruiken. Maar hoe kan dat eigenlijk?
De reden hiervoor dateert al van miljoenen jaren geleden, zo ontdekten Amerikaanse oogartsen. Zij schreven erover in hun onderzoek voor wetenschappelijke magazine Science. En mocht je nu verbaasd denken: oogartsen? Ja, dat klopt. Gianni Castiglione laat vanuit de Vanderbilt Universiteit in Nashville aan de Volkskrant weten: “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.”
Piepkleine genetische mutatie
Terug naar de voorouder van het paard, zoals die miljoenen jaren geleden leefde. Diep in de cellen van dit dier gebeurde toen iets bijzonders. Er vond een piepkleine mutatie plaats in een gen dat in de wetenschap het nummer KEAP1 heeft. Dit is gebleken uit de moleculaire stamboom die werd opgesteld door Castiglione en zijn team. Feitelijk zou je kunnen stellen dat het dier een aangeboren afwijking had, de later heel goed van pas bleek te komen. De dieren met deze afwijking aan het gen KEAP1 hadden een gen dat gevoeliger was. Deze maakte bij wat ze in de wetenschap bouwsteen 15 noemen, nog een extra bouwsteen aan. En juist dat leverde een wel heel toevallig voordeel op voor het paard. Als cellen zuurstof verbranden, ontstaan ‘radicalen’, dit zijn schadelijke sloopmoleculen die schade aan kunnen richten in het lichaam. Bij mensen veroorzaken de zogeheten vrije radicalen van alles. Dit loopt uiteen van veroudering en kanker tot aan hart- en vaatziekten. KEAP1 is cruciaal in het wegwerken van radicalen. Omdat er een mutatie plaatsvond bij plek 15 is KEAP1 efficiënter zijn werk gaan doen. Ook heeft deze mutatie ervoor gezorgd dat de energieproductie zelf omhoog is gegaan, zij het dan met een omweg.
Meer energie en minder radicalen in het lichaam, een echte turbo dus. Ook ezels en zebra’s hebben deze in hun genen zitten. De neushoorn, een zeer ver familielid van het paard, bezit hem dan weer niet.
Maar deze piepklein genmutatie is niet de enige eigenschap waar het paard zijn kracht aan dankt. Dat vertelt Frietson Galis, evolutiebioloog bij Naturalis in Leiden, aan de Volkskrant. Paarden hebben een heel stevige rug, in tegenstelling tot bijvoorbeeld katachtigen. Bij het rennen kost dat veel minder energie, ze hoeven immers niet steeds de rug op te bollen en weer te strekken. En toch duurde het nog best lang voordat mensen deze bijzondere gave van het paard leerden te waarderen en erop gingen rijden. “We weten uit de archeologie dat paarden aanvankelijk werden opgegeten, voordat men ze ging berijden”, zo stelt Galis.
Meer diersoorten met mutatie
Volgens dezelfde onderzoekers, onder leiding van Castiglione, is het niet voor het eerst dat de evolutie het energieverbruik van dieren verbetert door een mutatie aan het KEAP1-gen. Ook bij vissen en vogels is deze al eens vastgesteld. Toen de eerste vissen zo’n 400 miljoen jaar geleden aan land kwamen, was dat ook al een grote verandering. Toen moesten ze ook een manier vinden om zuurstof te verbranden zonder dood te gaan aan de ziekmakende vrije radicalen die in het lichaam vrijkomen. Miljoenen jaren geleden gebeurde dit ook bij vogels. Het gevolg van de mutatie bij hen is dat vliegende vogels per kilo lichaamsgewicht veel meer zuurstof verbruiken dan een mens dat kan doen.
Dit onderzoek op zich is al interessant, maar het blijkt ook heel nuttig voor patiënten. Het KEAP1-gen is namelijk een belangrijk doelwit voor allerlei soorten medicatie. Denk hierbij bijvoorbeeld aan geneesmiddelen voor chronische ziekten als psoriasis en netvliesdegeneratie. Castiglione legt het uit:
“dankzij dit onderzoek weten we nu dat een nieuw doelwit, plek vijftien, kan worden aangepakt. Omdat de natuur dat al heeft gedaan bij paarden”. En dat is zijn geluk geweest. Bij mensen zijn spontane genmutaties vaak de oorzaak van hele vervelende ziekten. Vooral taaislijmziekte en spierdystrofie zijn volgens Castiglione berucht. Het paard heeft, onder meer door een ander eiwit 3x zo actief te maken, blijkbaar een manier gevonden om met nare ziekten om te gaan. “Misschien kan de paardenversie van dat eiwit ooit ook mensen helpen”, denkt Castiglione. Dat zou dan echt met recht een paardenmiddel genoemd kunnen worden.
De Equus caballus, het paard. Een krachtig, sterk dier vol energie, dat de geschiedenis heeft aangepast. En dat door een kleine verandering in zijn genetische blauwdruk, die toevallig tijdens de evolutie wel heel goed uitkwam.
Het complete onderzoek is hier te lezen. Dit is wel in het Engels.
Gebruikte bronnen:
