Geniale gravers

Ze leven ondergronds, worden extreem oud en krijgen geen kanker. De bizarre biologie van de mollen en molratten begint aandacht te trekken.

Er is mollengaas. Er is anti-mollengranulaat. Er zijn mollenklemmen met en zonder handvat. En er bestaan ultrasone mollenverjagers op zonne-energie. Die zijn erg diervriendelijk, zeker omdat mollen waarschijnlijk alleen lage frequenties horen. We kennen het allemaal.

Maar dat donkergrijze diertje zelf, dat wij zo inventief verjagen van onder onze gazons, dát kennen we nauwelijks.

Talpa europaea leeft een eenzaam leven in het donker. Ongezien en amper bestudeerd patrouilleert de mol zijn gangenstelsel, soms meer dan tweehonderd meter lang, op zoek naar regenwormen en larven.

Door al dat ondergrondse werk wordt de lucht in de gangen er niet beter op. Dat weten we al wel. Uitgeademd kooldioxide hoopt zich op in de tunnels. De mol ademt lucht met 1 tot 5 procent CO2 – een concentratie waarbij mensen last krijgen van wazigheid, hoge bloeddruk en botontkalking. Soms daalt het zuurstofgehalte onder de 15 procent. Je wordt er gemeen benauwd van. Maar de mol niet.

Hoe dat kan? Dat weten we niet. „Over onze eigen mol weten we niks”, zegt de Duitse hoogleraar dierkunde Hynek Burda aan de telefoon. „Het is erg moeilijk om er geld voor te krijgen”, zegt de Britse zoöloog Chris Faulkes. „Wie is er nou geïnteresseerd in mollen?”

Hijzelf wel – en met hem een steeds grotere groep wetenschappers. „Dit is een vakgebied in opkomst”, zegt Faulkes, die verbonden is aan de Queen Mary University of London.

Met ‘dit vakgebied’ bedoelt Faulkes: dat van de mollen en molratten. Dat vakgebied is in potentie enorm. Er zijn ongeveer 250 uiteenlopende soorten zoogdieren die ondergronds leven en meestal mol of molrat worden genoemd. Van die 250 soorten zijn er tot nu toe twee intensief onderzocht. En die twee, de naakte molrat Heterocephalus en de blinde molrat Spalax, hebben ongekende fysieke eigenschappen. Ze kunnen allebei overleven in onmenselijke omstandigheden. Ze krijgen allebei nooit kanker. En ze worden heel oud.

Die twee soorten zijn bovendien helemaal niet aan elkaar verwant. Dat ze allebei molrat heten, komt door slordige naamgeving.

Als twee totaal verschillende mollen allebei zulke bijzondere dieren zijn, hoe zit dat dan met die 248 andere soorten? Faulkes: „Dat onderzoek wordt nu gedaan.”

De eerste ‘grote’ mollenpublicatie is er. In september publiceerde een internationaal team een genoomonderzoek dat de beroemde naakte molrat vergeleek met vijf andere ondergronds levende zoogdieren, in Cell Reports. Het grote Chinese genomics-bedrijf BGI en Harvard Medical School hadden de leiding. Dat alleen al illustreert de omslag: voorheen werd het onderzoek naar exotische mollen vooral gedaan door kleine vakgroepen in Tsjechië of Zuid-Afrika.

Het artikel beschrijft zoogdieren waarvan de meeste mensen nog nooit hebben gehoord: Afrikaanse molratten zoals de Damaraland-molrat en de Mashona-molrat, en Zuid-Amerikaanse holbewoners zoals de coruro.

De conclusie van het artikel luidt kortweg dat er inderdaad veel meer ondergrondse zoogdieren zijn met rare trekjes, zeker onder de Afrikaanse molratten. „Deze dieren leven opvallend lang, en hebben vergelijkbare eigenschappen.” Kankerresistentie, weinig zenuwschade, betere zuurstoftoevoer naar de hersenen, en zo nog wat.

De circa 250 ‘mollen’ en ‘molratten’ zijn een klassiek voorbeeld van convergente evolutie, dat was al wel duidelijk. Dieren uit taxonomisch heel verschillende groepen hebben overeenkomstige eigenschappen ontwikkeld. Geen oogjes of heel kleine, sterke poten, gladde vacht, klein en gedrongen. De Afrikaanse molratten en de blinde molrat horen tot de knaagdieren (maar in heel verschillende families). De Europese insectenetende mollen horen bij de spitsmuizen. De gouden mollen zijn verre familieleden van de olifanten. En de buidelmollen uit Australië zijn het meest afwijkend – dat zijn buideldieren.

Lelijk rimpelig diertje

Het meest onderzochte ondergronds levende zoogdier is de naakte molrat (Heterocephalus glaber), een lelijk rimpelig diertje uit Afrika met lange tanden. In de jaren tachtig begonnen biologen hen in het laboratorium te houden, in eerste instantie omdat ze in unieke hiërarchische kolonies leven, bijna zoals bijen. Er is één koningin die zich voortplant, de anderen slijten hun leven als werker. „Toen ontdekten ze: wacht even, die kleine knaagdieren leven ook nog a hell of a time”, vertelt Chris Faulkes. De oudste dieren in het lab worden 32 jaar – extreem lang voor een dier van muizenformaat.

Sindsdien is het beestje goed voor een paar toppublicaties per jaar. De naakte molrat krijgt geen kanker – nooit – ook al wordt hij gepest met straling en chemicaliën. Hij geeft geen kik als hij een uur lang lucht met slechts 3 procent zuurstof ademt (een mens valt daarvan acuut dood neer). En de naakte molrat voelt nauwelijks pijn als zijn lichaam verzuurt door hoge concentraties CO2.

Saillant is hoe de blinde molrat Spalax, die in het Midden-Oosten en Centraal-Azië leeft, door evolutie diezelfde rare eigenschappen ontwikkelde. De blinde molrat leeft ook in diepe gangen, waarin het zuurstofgehalte terugloopt tot 7 procent – een percentage waarbij mensen direct bewusteloos raken. In het lab overleven de dieren ook bij 2 à 3 procent zuurstof.

Dat er zoveel bekend is over de fysiologie van dat dier, is grotendeels te danken aan evolutiebioloog Eviatar (‘Ebi’) Nevo (1929). Hij wijdde er zijn leven aan, vanaf het moment dat hij ze als twintiger in de kibboets zag, vertelt hij aan de telefoon. „Spalax komt nooit boven de grond. Ik had kilo’s aardappelen en wortels geoogst, en die hadden ze allemaal van onderaf mee hun holen ingenomen.” De goudbruin behaarde beestjes zijn iets groter dan een mol en lijken geen ogen te hebben. De oogjes zijn kleiner dan een millimeter en zitten onderhuids: deze molratten zijn echt blind.

Nevo’s molratten worden net als naakte molratten heel oud (de oudste werd 21) en kregen in veertig jaar labonderzoek nooit spontaan kanker.

Hynek Burda, hoogleraar dierkunde aan de Universiteit van Duisburg-Essen, heeft hetzelfde gezien bij Ansell’s molratten (Fukomys anselli). Hij houdt ze al decennia in zijn lab. Burda vertelt: „Ik ving mijn eerste molrat in 1985 tijdens veldwerk in Zambia. Het waren leuke huisdieren.”

Bij terugkomst besloot Burda een labpopulatie te stichten – een deel van die eerste dieren leeft nog steeds. „Eén vrouwtje is nu minstens 27 of 28 jaar oud. En ik denk dat ze het nog jaren volhoudt.” Hij denkt dat nog meer van zijn dieren zo oud geworden zijn. „Maar vroeger hadden we geen identificatiechips. En er was ook een periode dat ik weinig geld had. Ik heb toen molratten weggegeven aan dierentuinen, en vooral de oudere dieren opgeofferd voor weefselonderzoek. Dat is jammer.”

Andere onderzoekers of dierentuinen die wel eens Afrikaanse molratten gehouden hebben, vertellen vergelijkbare verhalen. Een Kaapse molrat (Georychus) leefde elf jaar in Cincinnati Zoo, VS. De molwoelmuis uit Centraal-Azië wordt zes – veel voor zo’n klein beestje. En de Brit Chris Faulkes onderzocht Damaraland-molratten (Fukomys damarensis) in het wild. „We denken dat hij minstens tien jaar wordt. Ik ken geen enkel ondergronds levend zoogdier dat juist kort leeft.”

Zo zijn er meer parallellen. In hun overzichtsartikel in Cell Reports schrijven auteurs Xiadong Fang en Vadim Gladyshev dat alle onderzochte Afrikaanse molratten én de blinde molrat bij zuurstoftekort snel de productie opvoeren van hemoglobine en vergelijkbare moleculen. En ook mutaties in genen die een rol spelen bij het reduceren van pijn door verzuring bij hoge concentraties CO2, komen veel vaker voor dan gedacht. Het team vond diezelfde genvarianten bij de Zuid-Amerikaanse holenbouwers coruro en degu, bij de Europese egel én een holbewonende vleermuis.

Is er dan misschien een typisch ‘ondergronds lichaam’ dat goed omgaat met zuurstoftekort en kooldioxidestress, dat kanker weerstaat en lang leeft? En hebben die eigenschappen een gemeenschappelijke oorzaak?

Ebi Nevo denkt van wel. In Nature Communications beschreef zijn groep dit jaar het genoom van de blinde molrat Spalax galili uit Israël. Hij ziet een sleutelrol voor het tumoreiwit p53, dat bij de blinde molrat zo gemuteerd is dat het beschermt tegen celdood bij zuurstoftekort. Maar hoe dat tot minder kanker moet leiden, is niet duidelijk.

Zoöloog Hynek Burda betwijfelt dat de lange levensduur van zijn Ansell’s molratten iets te maken heeft met hun reactie op zuurstoftekort. „We houden ze hier helemaal niet bij weinig zuurstof. Sterker nog: we houden ze helemaal niet onder natuurlijke omstandigheden. Het is licht, ze graven geen holen. Ze zijn heel gemakkelijk.”

Ook voor de kankerbestendigheid zijn er overeenkomsten gevonden. De blinde molrat en de naakte molrat (en wellicht ook de Damaraland-molrat) produceren extreem lange hyaluronzuren, die kanker remmen. Nevo’s team beschreef vorig jaar zelfs (BMC Biology, 9 augustus) dat onbekende stoffen uit bindweefselcellen van de blinde molrat én van de naakte molrat gekweekte tumorcellen doden.

Intussen verbreedt de zoektocht zich. Dit jaar publiceerden Chinese biologen een curieus artikel in Acta Theriologica Sinica over genetische overeenkomsten tussen Afrikaanse naakte molratten en ‘zokors’, molratten uit het hoogland van China. Volgens de samenvatting lijken de genen van de zokor voor zuurstofstress en metabolisme op die van de Afrikaanse molrat. De rest van het artikel is in het Chinees. Auteur Lin Gonghua mailt: „We zien veel bewijs van convergente adaptatie. Maar ik kan het stuk echt niet vertalen, heeft u wellicht iets aan de tabellen?”

Dan zijn er nog de gouden mollen die grondtrillingen waarnemen, de onvindbare buidelmollen. Molwoelmuizen, goffers en tucotuco’s.

En onze Europese mol. Ook zijn hemoglobine bindt zuurstof gemakkelijker – maar door een ander mechanisme dan de naakte molrat. Het is gemeten bij Duitse mollen „verkregen uit lokale grasvelden in het veld door ze met een spade uit te graven”. Lees het na in Respiration Physiology van oktober 1981, daarna is er geen onderzoek meer naar gedaan.

„Ik heb een vergunning aangevraagd om in het lab mollen te gaan houden”, zegt Hynek Burda. „Maar het mocht niet. Ze zijn hier in Duitsland beschermd.”

    • Hester van Santen