Hoewel de muizen door dit gen geen lange nek krijgen, onthult het wel interessante informatie over de bloeddruk en de botstructuur van de giraf.
De giraf is een raadselachtig dier. Niet in de laatste plaats om zijn uitzonderlijke voorkomen. Zo beschikt de giraf over een bijzonder lange nek en kan wel zes meter lang worden. Maar welke genen zijn eigenlijk verantwoordelijk voor deze unieke biologische kenmerken? Wetenschappers plozen dat – op een vrij opmerkelijke manier – uit.
Giraf
Het buitengewone postuur van de giraf heeft tot een waslijst aan fysiologische co-aanpassingen geleid. Want de lange nek en de immense lengte van giraffen vereisen tevens een bijzonder hart- en vaatstelsel. Zo moet het hart van de giraf het bloed twee meter omhoog pompen om het hoofd te kunnen bereiken. De bloeddruk van de giraf is hierdoor twee keer zo hoog als bij mensen en de meeste andere zoogdieren. Maar hoe vermijdt de giraf de gebruikelijke bijwerkingen van een hoge bloeddruk, zoals ernstige schade aan het het cardiovasculaire systeem of beroertes?
FGFRL1
De onderzoekers besloten het uit te zoeken. En in hun zoektocht ontdekten ze dat een bepaald gen – bekend als FGFRL1 – veel meer veranderingen in de giraf heeft ondergaan dan in andere dieren. Het team besloot vervolgens dit giraffen-gen met behulp van geavanceerde technieken in laboratoriummuizen te plaatsen. Want op die merkwaardige manier veronderstelden ze de bizarre bouw van giraffen te kunnen verklaren.
… de giraf een snelle jongen is? Hij kan tijdens het trekken van een sprintje een snelheid van wel 60 kilometer per uur bereiken!
Interessant is dat de muizen met dit giraffen-gen op twee belangrijke aspecten van normale muizen verschilden: ze leden minder cardiovasculaire en orgaanschade bij behandeling met een bloeddrukverhogend medicijn en ze groeiden compactere en dichtere botten. “Beide veranderingen houden rechtstreeks verband met de unieke fysiologische kenmerken van de giraf,” zegt onderzoeker Rasmus Heller. “Ze kunnen beter omgaan met een hoge bloeddruk en behouden compactere en sterkere botten, ondanks dat giraffen sneller groeien dan enig ander dier.”
Slaap
Het onderzoek werpt ook licht op de slaap van giraffen. Hoewel uit bed komen voor (sommige) mensen vrij moeiteloos gaat, is dit zeker niet het geval voor de giraf. Opstaan is een langdurig en lastig proces, laat staan snel overeind komen en weghollen voor een woest roofdier. Daarom slapen giraffen veel korter dan de meeste andere zoogdieren. “We ontdekten dat de giraf hele specifieke genen heeft die de slaap reguleren,” zegt Heller. “Hierdoor kan de giraf beter met slaapgebrek omgaan dan andere zoogdieren.”
Alert
Een evolutionaire afweging lijkt bovendien ook de zintuigelijke waarneming van de giraf te bepalen. “Giraffen zijn over het algemeen erg alert,” zegt Heller. “Ze gebruiken hun lengte om met hun uitstekende ogen de horizon af te speuren. Omgekeerd hebben ze veel genen verloren die verband houden met de reukzin.”
Evolutie
De bevindingen bieden inzicht in hoe de evolutie werkt. Zo is het sterk veranderde FGFRL1-gen in giraffen verenigbaar met het idee dat één gen verschillende aspecten van het fenotype kan beïnvloeden, de zogenaamde evolutionaire pleiotropie. Pleiotropie is met name relevant bij het verklaren van ongebruikelijke, grote veranderingen van het fenotype, omdat dit vaak vereist dat een reeks eigenschappen binnen een korte evolutionaire tijd veranderen. Kortom, mogelijk is pleiotropie dus mede verantwoordelijk voor de totstandkoming van een dier zo extreem als de giraf.
Maar dat is nog niet het enige dat deze studie openbaart. De onderzoekers suggereren namelijk dat FGFRL1 een doelwit kan worden in het onderzoek naar hart- en vaatziekten bij de mens. “De resultaten laten zien dat dieren interessante modellen zijn,” stelt onderzoeker Qiang Qiu. “Niet alleen om de basisprincipes van evolutie te doorgronden, maar ook omdat ze ons laten zien welke genen de fenotypes waarin we geïnteresseerd zijn, beïnvloeden. Bijvoorbeeld die gerelateerd aan ziektes.”
