DNA-onderzoek sidderaal werpt nieuw licht op elektrische organen

De organen van vissoorten om elektriciteit buiten het lichaam te kunnen produceren, evolueerden zes keer los van elkaar op vergelijkbare manier. Met behulp van DNA-onderzoek bij de sidderaal is nu meer bekend over de ontstaanswijze.

Biologen van verschillende Amerikaanse universiteiten beschrijven hun onderzoek deze week in het tijdschrift Science. Er is niet veel bekend over de genetische basis van eigenschappen die bij totaal verschillende groepen op dezelfde manier konden ontstaan. In het voorbeeld van de elektrische vissen: hoe kon het gebeuren dat zes verschillende visgeslachten volledig los van elkaar vrijwel dezelfde elektrische organen ontwikkelden?

Jason Gallant, co-hoofdauteur van de studie, zegt op phys.org: “Het verbazingwekkende van de resultaten is dat de verschillende elektrische vissen dezelfde ‘genetische gereedschapskist’ gebruiken om hun elektrische orgaan mee te ‘bouwen’, ondanks dat ze apart van elkaar evolueerden.”

Spieren

Uit het onderzoek blijkt dat de vissen gedurende hun evolutie spieren in een elektrisch orgaan hebben omgezet door dezelfde genetische factoren aan te spreken. Spier- en zenuwcellen hebben een klein elektrisch potentiaal. Door een spier samen te trekken, komt een klein voltage vrij.  Tussen de 100 en 200 miljoen jaar geleden gingen bepaalde vissen dat potentiaal versterken door elektrocyten (elektrische cellen) van spiercellen te maken. Deze cellen zien er in de basis uit als spiercellen, maar ze krijgen niet het vermogen om samen te trekken. Ze produceren wel elektriciteit, zoals ook bij een samentrekkende spier. Elke cel produceert zo’n 0,1 Volt.

1600 volt

Een volwassen sidderaal uit het Amazonegebied (Electrophorus electricus) kan schokken tot zo’n 1600 volt en 2 ampère afgeven. Daarbij zijn de cellen als het ware ‘in serie’ geschakeld waarbij de polen zich aan de kop en de staart bevinden, zoals bij een zaklamp waar meerdere batterijen in moeten.

Naast het totale genoom van de sidderaal, keken de onderzoekers ook naar de genen die te maken hebben met elektrificatie bij andere dieren met een elektrisch orgaan, zoals de meerval.

Door te leren hoe dergelijke processen bij deze dieren werken, kunnen we leren hoe de natuur het doet en hoe we zelf ooit in de toekomst synthetische elektrocyten kunnen bouwen voor bijvoorbeeld bionische apparaten in het (menselijk) lichaam, of voor het opwekken van elektriciteit.