Lamprei, Beeld: Shutterstock
“Dat is zeer opmerkelijk omdat de eerste organismen die rode bloedcellen gebruikten voor zuurstoftransport ook ongeveer vijfhonderd miljoen jaar geleden zijn ontstaan. Kennelijk is het principe ‘als het werkt repareer het dan niet’ ook van toepassing op hemoglobine.”
Kaakloos
Philipsen deed, samen met zijn Japanse collega Masato Miyata en een internationaal team uit Oxford, Helsinki, Kaapstad, Boston en Berkeley, maar liefst achttien jaar lang onderzoek naar de evolutie van hemoglobine. Voor de studie maakten ze gebruik van het genetisch materiaal van de lamprei, een griezelig ogende kaakloze, bloedzuigende vis. “We hebben de lamprei gekozen omdat de laatste gemeenschappelijke voorouder van de mens en de lamprei ruim vijfhonderd miljoen jaar geleden leefde.”
De lamprei staat in Nederland op de lijst van bedreigde dieren maar is in Finland een delicatesse. Voor het onderzoek is Miyata daarom naar Finland gegaan, om samen met Dr. Matti Salminen van het Natural Resources Institute Finland de rode bloedcellen van de lamprei te onderzoeken. Uit die studie blijkt dat het stukje van het genetisch materiaal dat bij de lamprei zorgt voor zuurstoftransport in het bloed vrijwel identiek is aan dat van de mens. Het is in een half miljard jaar tijd dus nauwelijks veranderd.
Identiek
“Ondanks deze enorme evolutionaire afstand zijn onze hemoglobine genen toch vrijwel identiek”, vertelt Philipsen, die de studie inmiddels heeft gepubliceerd in Blood, het tijdschrift van de American Society for Hematology. Het genenpakketje dat zorgt voor de aanmaak van het hemoglobine-eiwit, zit al die tijd al op dezelfde plaats op de DNA-streng. Zelfs de locatie van de ‘schakelaar’ die het eerder genoemde genenpakketje ‘aan’ zet, is identiek.
Natuurlijk is hemoglobine in de loop van de evolutie verfijnd. Het is bijvoorbeeld aangepast aan de veranderende hoeveelheid zuurstof in het water en in de lucht, legt Philipsen uit. “Vergelijk het maar met het ontstaan van mobiele telefonie. De huidige mobiele telefoons kunnen veel meer dan de eerste, maar de basisfunctie -telefoneren-, is hetzelfde.”
Revolutionaire techniek
“Achttien jaar is extreem lang voor een publicatie. Maar elk nadeel heeft z’n voordeel; we hebben nu de modernste technieken kunnen gebruiken. Sommige daarvan bestonden nog niet toen we met dit onderzoek begonnen. We hebben de DNA volgorde bijvoorbeeld bepaald met dezelfde revolutionaire techniek die onze afdeling Viroscience toepast voor onderzoek naar het SARS-CoV-2 coronavirus.”
Een soort hobbyproject noemt Philipsen zijn tour de force. Patiënten met bijvoorbeeld erfelijke bloedarmoede profiteren niet direct van dit onderzoek. “Voor dit soort door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek – zonder directe toepasbaarheid – is in Nederland-handelsland moeilijk subsidie te krijgen”, verklaart hij. “Ik heb het eerlijk gezegd niet eens geprobeerd”.
Nutteloos is het niet: zijn onderzoek geeft inzicht in de structuur en organisatie van de hemoglobine genen. “Patiënten met erfelijke bloedarmoede maken vaak te weinig hemoglobine aan. In sommige gevallen werkt de schakelaar die het hemoglobine genenpakketje aan moet zetten niet goed. Als je de schakelaar zou willen repareren, kun je onze resultaten gebruiken om dat zo goed mogelijk te doen.”
Publicatie
Achttien jaar spitwerk is nu beloond met een publicatie in een toonaangevend vaktijdschrift. Mét een begeleidend commentaar geschreven door een vakgenoot, waarin deze speciale aandacht vraagt voor het artikel. Zo’n hoofdartikel is een bijzondere eer. Voor Philipsen en zijn collega’s geen reden om achterover te leunen en te stoppen met spitten.
“We gaan nu op zoek naar een gemeenschappelijke voorouder die nóg eerder leefde om te kijken of we de ‘oer hemoglobine-locus’ kunnen vinden, de allereerste versie van het pakketje hemoglobine-genen op ons DNA. Tot nu toe loopt het spoor dood bij de lamprei.”
Gaat dat ook weer achttien jaar duren? Grijnst: “Dan werk ik hier niet meer. Maar wie weet: het bepalen van DNA-volgordes wordt steeds gemakkelijker en goedkoper en de databanken zijn publiek toegankelijk. Mocht er weer achttien jaar voor nodig zijn, dan kan ik er na mijn pensioen gewoon mee doorgaan.”
Vissen op Lamprei
Bloedzuigers
Lampreien hebben een parasitaire levenswijze; met hun zuignapmond hechten ze zich vast aan andere vissen en zuigen ze bloed op. In Nederland zijn ze beschermd, in Finland worden ze gerookt als paling, in de VS worden ze te vuur en te zwaard bestreden. Vissers rond de grote meren zoals Lake Michigan noemen lampreien ook wel the little vampires of the Great Lakes, en zien ze liever gaan dan komen. Vissen met zuignapwonden zijn namelijk minder waard. “De ironie is dat deze bloedzuiger ons veel heeft geleerd over hoe rode bloedcellen gemaakt worden”.
