stokoud kan worden

Waarom de Pacifische roodbaars stokoud kan worden

Roodbaarzen staan vaak op het menu in gebieden rond de Stille Oceaan. Over het algemeen wordt weinig aandacht besteed aan welke van de 137 soorten op het bord ligt. Maar de roodbaarzen hebben een extreme variatie in levensverwachting, die gaat van 10 tot meer dan 200 jaar.

Veroudering is een onvermijdelijk gevolg van de biologische evolutie en van natuurlijke selectie. In een omgeving met een hoge evolutionaire druk – veel concurrentie, natuurlijke vijanden en ziekten – bevoordeelt veroudering doorgaans kenmerken die individuen een reële kans geven om zich voort te planten. Dit gebeurt door de overlevingskansen tijdens de eerste levensjaren gaaf te houden of door de vruchtbare periode te vervroegen. Dat gaat ten koste van andere eigenschappen, in de vorm van kenmerken die kunnen helpen om een gezegende leeftijd te bereiken. In een onderzoek dat in november 2021 in het tijdschrift Science verscheen, vergeleken biologen van de University of California, Berkeley, de genomen stalen van bijna twee derde van de bekende soorten roodbaars die in de kustwateren rond de Stille Oceaan leven. Ze ontdekten enkele van de genetische verschillen die aan de basis liggen van hun sterk variërende levensduur.

Genoom

Het genoom is de complete genetische samenstelling van een organisme, cel of virus. Dit is het totaal aantal genen dat in het DNA aanwezig is en dat alle genetische informatie bevat.

Sommige roodbaarzen, zoals de kleurrijke calico-roodbaars (Sebastes dallii), leven nauwelijks meer dan een decennium, terwijl de langstlevende van het geslacht Sebastes, de ruwoog roodbaars (Sebastes aleutianus), meer dan 200 jaar kan rondhangen in de koude, diepe wateren op de zeebodem van Japan tot de Aleoeten. Dit grote verschil in levensverwachting hangt samen met andere verschillen in grootte, gedrag en de ecologische niche die zijn ontstaan in de loop van 10 miljoen jaar. Om de genetische determinanten van de levensduur bij de roodbaars te ontdekken, onderzochten de biologen weefselmonsters van 88 soorten met een ultramoderne techniek die bekend staat als Pacbio, SMRT sequencing. Zo stelden ze het volledige genoom van de vissen samen. Zij ontdekten dat een groot aantal genen een positieve invloed had op de levensduur. Een deel ervan was mee verantwoordelijk voor de aanpassing aan het leven op grote diepte en zorgde ervoor dat de vissen groter werden. Dit mechanisme is ook bekend bij zoogdieren: olifanten leven langer dan ratten. Anderzijds vonden ze nog een ander compensatiemechanisme: soorten die langer leven, waren minder talrijk. Ook hier geldt dezelfde analogie met zoogdieren: er zijn meer ratten dan olifanten.

De studie toont zowel de genetische oorzaken als de consequenties aan van aanpassing voor een lang leven. De vorsers konden in totaal 137 genen identificeren die duidelijk verbonden zijn met een lange levensduur. Vervolgens elimineerden ze de genen die

Advertentie

Vlaams specialist duikreizen!

www.dive-along.com - info@dive-along.com

C) Montagetype in grafiek volgens het soort genen.

voor een aanpassing zorgen voor een leven op grote diepte en voor een groter formaat. Leven op grote diepte en dus in koeler water vertraagt het metabolisme, wat bij vele soorten bijdraagt tot een langer leven. De onderzoekers stellen dat ze 60% van de levensverwachting kunnen verklaren door te kijken naar de lengte bij geslachtsrijpheid en de diepte waarop de vis leeft. Wanneer dan de genen worden bestudeerd die hierbij betrokken zijn en dus bij een lange levensduur, weerhouden de onderzoekers drie types genen: • een groot aantal genen dat de insuline regelt; • een hoger aantal genen dat DNA kan herstellen; • een hoger aantal genen dat het immuunsysteem moduleert.

Van de insulineregelaars is al lang bekend dat die een levensverlengend effect hebben. Het tweede stel genen doet aan DNA-herstel, een cellulair mechanisme dat de ontwikkeling van eventueel schadelijke mutaties en andere veranderingen tegengaat. Onder gewervelden wordt een sterker herstelpotentieel voor het DNA algemeen gezien als een indicator voor een langere levensduur. Maar waarom zijn die herstelgenen dan niet weerhouden in de evolutie van kortlevende roodbaarzen? Omdat deze genen blijkbaar geen prioriteit hebben als de overlevingskansen in een bepaalde habitat laag zijn, aldus de Amerikaanse biologen in Science. De positieve selectie van de genen was trouwens enkel mogelijk doordat

SMRT

'Single molecule real-time (SMRT) sequencing' biedt de mogelijkheid om bepaalde modificaties van DNA-moleculen direct te beoordelen zonder voorafgaande chemische/enzymatische conversies. de langlevende roodbaarzen tot op zeer hoge leeftijd vruchtbaar blijven.

Het derde stel genen coderen onder meer voor eiwitten die de immuunafweer afremmen en die zo ontstekingsreacties op hogere leeftijd verminderen of afzwakken. Een sterke immuniteit is typisch iets wat gewervelden, zoals vissen en ook mensen, helpt om volwassen te worden, maar wat later nadelig kan uitpakken. In het jargon van het verouderingsonderzoek heet dit 'inflammaging', een soort van lichte, maar chronische ontsteking die de biologische veroudering mee aandrijft en die verouderingsziekten kan verergeren. De langlevende roodbaarzen zouden die sterke immuniteit niet nodig hebben, omdat ze in hun leefomgeving, de diepzee, minder in contact komen met ziekmakende microben. De kortlevende soorten, die meestal dichter bij het wateroppervlak leven, ontsnappen hier veel minder aan. Een vergelijkbare levensverlengende strategie komt ook elders in het dierenrijk

voor, bijvoorbeeld bij vleermuizen die eveneens hun immuniteit actief afzwakken.

Sommige roodbaarzen leven langer door alleen in dieper, kouder water te gaan leven en door te groeien. Maar de ondersoort die het langst leeft, doet ook een beroep op de drie bovenstaande genetische aanpassingen.

Door de studie van de 88 weefselmonsters konden de onderzoekers het oorspronkelijke genoom afleiden van de 'oerroodbaars', die zo'n 10 miljoen jaar geleden leefde en zo ontdekten ze hoe de verschillende soorten sindsdien zijn geëvolueerd. Zij zagen dat een hogere levensduur gepaard ging met een kleinere populatie. De langst levende subsoorten overleven door een klein aantal dikke, oude, vette en vooral vruchtbare vrouwtjesvissen die soms tot miljoenen eitjes per jaar produceren, elk evenwel met een lage overlevingskans.

Levensduur en populatiedichtheid zijn blijkbaar omgekeerd evenredig met elkaar en dat vinden de onderzoekers ook terug in hun genoom. Een lang leven heeft dus consequenties op andere vlakken.

Een andere opmerkelijke vondst is dat langlevende soorten een groot aantal DNA-mutaties vertonen. Hiervan is geweten dat ze in groten getale te vinden zijn in ouderdomstumoren. En gezien het voornamelijk de oude vrouwtjes zijn die instaan voor nakomelingen geven ze die genetische afwijking door. Met de roodbaarzen hebben verouderingsonderzoekers er een interessant modelorganisme bij. Al kan het dan niet meteen vertaald worden naar de mens, onder meer omdat de vruchtbaarheid bij vrouwen relatief snel daalt met de leeftijd, maar de roodbaarzen tonen alvast aan dat DNA-herstel en onderdrukking van ontstekingsreacties interessante paden zijn om verder te verkennen in het verouderingsonderzoek. Dat vergroot dan weer de kans op het vinden van medicijnen om leeftijdsgerelateerde schade in het menselijk lichaam te vertragen.

MARIJKE VAN CAUWENBERGHE

De 'Rougheye rockfish' (ruwoog roodbaars – Sebastes aleutianus) kan ouder dan 200 jaar worden. De vis kan maximaal 97 cm lang en 6,7 kilogram zwaar worden.

Foto: Southwest Fisheries Science Center.

Advertentie