Klonende kreeft kan kankeronderzoekers inspireren

Biologie

De marmerkreeft kloont zichzelf. Het dier wordt nu verder onderzocht om te begrijpen hoe kankercellen zichzelf vermeerderen.

Marmerkreeft aan de waterkant. Marmerkreeften blijken zichzelf te kunnen klonen. De eerste klonen werden in 1995 in een Duits aquarium geboren. Foto Ranja Andriantsoa

In het Nederlands zijn het twee aparte woorden, ‘kreeft’ en ‘kanker’. In het Duits is het er één: ‘Krebs’. Des te opvallender dus dat wetenschappers van het Duitse kankeronderzoeksinstituut DKFZ in Heidelberg nu het genoom van een kreeft hebben ontrafeld. Dat van de marmerkreeft, om precies te zijn: Procambarus virginalis, vrij vertaald de ‘maagdelijke kreeft’ – de soort plant zich ongeslachtelijk voort.

Het artikel van de Duitse wetenschappers stond begin deze maand in Nature Ecology & Evolution. Dat juist kankeronderzoekers in de kreeft geïnteresseerd zijn, komt door de parallellen met de evolutie van tumoren. Ook die vermeerderen zich klonaal en ook die kunnen zich handhaven in heel uiteenlopende ‘omgevingen’ in het lichaam. Door de kreeft te bestuderen hopen ze een model in handen te hebben voor de evolutie van het genoom in kankercellen.

Maagdelijke voortplanting ofwel parthenogenese is niet ongewoon in het dierenrijk: het komt bijvoorbeeld vaak voor bij wandelende takken en gekko’s, en incidenteel ook bij kalkoenen en haaien. Maar de marmerkreeft was de eerste rivierkreeft waarbij het werd waargenomen, en een soort bovendien die zich succesvol aan diverse milieus heeft aangepast.

De eerste kreeft die zich ongeslachtelijk voortplantte werd in 1995 ontdekt in een aquarium in Duitsland. Haar moeder was, net als haar vader, een gewone Amerikaanse rivierkreeft (Procambarus fallax) uit de zoete wateren van Florida. Zelf was ze na haar geboorte naar een Duitse dierenwinkel verscheept en vanuit daar thuis bij een hobbyist beland. Vervolgens ontdekte haar eigenaar dat de vrouwtjeskreeft ontzettend veel eieren legde. Te veel om zelf te houden, en dus gaf hij veel babykreeften weg. Ook die kreeftjes plantten zich in hoog tempo voort. Alle nakomelingen bleken vrouwtjes, die zich zonder mannelijke tussenkomst vermeerderden. Uiteindelijk besloten biologen om alle kreeften uit deze lijn te bestempelen als nieuwe soort: de marmerkreeft.

Eerder onderzoek toonde al aan dat een marmerkreeft drie sets van 92 chromosomen heeft, in tegenstelling tot de Procambarus fallax – die heeft maar twee sets van 92. Van die drie sets hebben de Duitse kankeronderzoekers nu, in samenwerking met biologen uit Amerika en Madagascar, het genoom bepaald. Ze identificeerden ruim 21.000 genen en stelden vast dat twee van de drie chromosomensets precies eender waren aan elkaar, en juist sterk van de derde verschilden.

Voor hun onderzoek vergeleken de onderzoekers het genoom van honderden in het wild gevangen marmerkreeften op Madagascar met dat van een laboratoriumnakomeling van de Duitse ‘oermoeder’, en al die individuen bleken daadwerkelijk klonen van die allereerste marmerkreeft.

De klonende marmerkreeft weet zich te handhaven in heel uiteenlopende gebieden. Sinds 1995 is de soort vanuit Duitsland niet alleen op Madagascar terechtgekomen, maar ook onder meer in Japan, Zweden en Oekraïne. Inmiddels zijn er wereldwijd miljarden exemplaren. Alleen al op Madagascar is er een grote diversiteit aan leefmilieus: van vochtig tot droog, van bergachtig tot semi-woestijnachtig.

Weinig genetische variatie is in principe nadelig voor een soort, doordat de individuen zich minder makkelijk kunnen aanpassen aan de omstandigheden. De marmerkreeft heeft daar niet zo’n last van, schrijven de onderzoekers, mede dankzij de aanwezigheid van drie chromosomensets.

Zen Faulkes, een Amerikaanse marmerkreeftonderzoeker die niet bij het onderzoek betrokken was, legt het als volgt uit: „Mutaties van genen komen bij alle organismen veel voor, en zijn vaak nadelig. Als jij een kloon bent, hebben al je nakomelingen ook last van die nadelige mutatie, en per generatie kunnen er nieuwe mutaties bijkomen. Als je maar twee sets chromosomen hebt, dan heb je maar één ‘reservekopie’ van je gen, als het andere gen gemuteerd is. Maar als je, zoals de marmerkreeft, twee reservekopieën hebt, dan heb je dus een extra back-up.” Bovendien komen veel genen van de marmerkreeft voor in verschillende varianten. Dat is handig, want afhankelijk van de leefomgeving kunnen bepaalde genenvarianten wel of niet nuttig zijn.