embryo

Wist je dat de penis van een slang uit andere weefsels – en op een andere plek – groeit dan de penis van een mens? Hoe kunnen zo vergelijkbare delen van het lichaam uit totaal verschillende weefsels ontstaan? Wetenschappers zijn eruit!

De verschillen zijn groot als het gaat om geslachtsdelen. Zo hebben slangen en hagedissen er twee, terwijl vogels en mensen het er met één moeten doen. Ook de locatie van de geslachtsdelen verschilt. Die van mensen en vogels zitten bijvoorbeeld een stukje lager dan die van de slang en hagedis. Bij de laatstgenoemden komen de geslachtsdelen voort uit weefsels waar ook de achterpoten uit voortkwamen, terwijl de geslachtsdelen van zoogdieren weer voortkomen uit het staartweefsel.

Afbeelding
Op de afbeelding bovenaan dit artikel zie je een embryo van een python (elf dagen nadat de eieren zijn gelegd). Nabij het einde van de staart van de python kun je – in het centrum van de spiraal – twee ‘knopjes’ zien. Het ene knopje groeit uit tot de geslachtsdelen. Het andere knopje groeide vroeger uit tot ledematen.

Cloaca
Hoe kunnen vergelijkbare geslachtsdelen uit totaal verschillende weefsels – op totaal verschillende plekken – ontstaan? Het antwoord is verrassend simpel, zo schrijven onderzoekers van Harvard. De embryonale cloaca – die zich uiteindelijk ontwikkelt tot onder meer de urinewegen – geeft de moleculaire signalen af die aan nabijgelegen cellen en weefsels de opdracht geven om uit te groeien tot externe geslachtsdelen. De locatie van de cloaca bepaalt welke weefsels dat signaal als eerste ontvangen. In bijvoorbeeld hagedissen zit de cloaca dicht bij het weefsel waaruit de ledematen ontstaan. In zoogdieren zit de cloaca dichter bij het staartweefsel.

Muizen
Experimenten bevestigen dat de locatie van de cloaca bepalend is. De onderzoekers verzamelden een aantal embryo’s van kippen en plaatsten bij één groep cloaca-weefsel nabij het weefsel dat uit zou moeten groeien tot de ledematen. Bij de andere groep plaatsten ze cloaca-weefsel op een heel andere plek. Ze ontdekten dat in beide gevallen de cellen die het dichtst bij de in embryo’s geplaatste cloaca te vinden waren op de signalen reageerden en veranderingen ondergingen die ertoe zouden kunnen leiden dat ze uitgroeiden tot geslachtsdelen.

“Hoewel de geslachtsdelen van zoogdieren en reptielen uit verschillend weefsel voortkomen, zijn ze diep vanbinnen toch homoloog aangezien ze uit hetzelfde genetische programma en door toedoen van dezelfde voorouderlijke set van moleculaire signalen voortkomen,” stelt onderzoeker Clifford Tabin. “Hier zien we hoe een evolutionaire verandering in de bron van een signaal kan resulteren in een situatie waarin functioneel gezien analoge structuren uit verschillende weefsels ontstaan,” voegt onderzoeker Patrick Tschopp toe. “Sterker nog, dit kan helpen verklaren waarom ledematen en geslachtsdelen tijdens hun ontwikkeling zulke vergelijkbare genetische programma’s gebruiken.”