Waarom zijn walvissen zo groot? Dat lijkt te komen door genetische miscommunicatie

Mariene biologie Braziliaanse biologen vonden vier verantwoordelijke genen voor de enorme omvang van walvissen.

De blauwe vinvis is het grootste dier op aarde. De zoogdieren kunnen tot dertig meter lang worden.
De blauwe vinvis is het grootste dier op aarde. De zoogdieren kunnen tot dertig meter lang worden. Foto Getty Images

De een heeft tanden, de ander baleinen. Ze eten tot wel 6.000 kilogram voedsel per dag. Met een lengte van dertig meter is een van hen het grootste dier op aarde. Hoewel walvissen bij veel mensen tot de verbeelding spreken vanwege hun ‘gigantisme’ was het lang onbekend waarom deze beesten lijden aan reuzengroei. Onderzoekers van de Universidade Estadual de Campinas in Brazilië publiceerden vorige week een oplossing in Nature voor dit mysterie: vier specifieke genen zorgden ervoor dat walvissen zijn uitgegroeid tot kolossen.

„Als we kijken naar de evolutie van walvissen is het best vreemd dat ze zo groot zijn”, zegt Mariana Freitas Nery, marien bioloog en co-auteur van de publicatie. „Hun voorouders waren relatief klein, dus het is de vraag waar die enorme groeispurt vandaan is gekomen.” Daarnaast, zo is de hypothese, levert reuzengroei evolutionaire nadelen op. Zo hebben grote dieren meer voedsel nodig. Bijbehorende competitie resulteert in kleinere populaties waardoor de diversiteit in genen afneemt. Dit beïnvloedt het aanpassingsvermogen van walvissen aan veranderingen in onder andere hun leefomgeving en de beschikbaarheid van voedsel. „Daarnaast zijn grotere dieren vatbaarder voor ziektes zoals kanker”, zegt Nery. „Grote dieren hebben ontzettend veel cellen en worden vaak extreem oud, daarmee is het risico op kanker hoger dan bij kleine dieren.”

Voedselkwaliteit is hoger

Ondanks hypotheses die de evolutie van zeereuzen tegenspreken zwemmen er momenteel zo’n twee miljoen walvissen rond in onze zeeën en oceanen – al zijn die lang niet allemaal reusachtig. Een paar mogelijke verklaringen zijn al eerder onderzocht. „Dieren in zee hebben meer ruimte en de kwaliteit van voedsel is hoger dan op land”, zegt Nery. Toch verklaart dit volgens haar maar een deel van de reuzengroei bij walvissen. De nadelen van hun gigantische lijf wegen immers zwaar. Daarom hebben de Braziliaanse onderzoekers gekeken naar de genencompositie. „Er is veel onderzoek gedaan naar groeigenen in vee omdat grotere dieren meer vleesproductie opleveren”, vertelt Nery. „Daarnaast lijken koeien qua genencompositie redelijk op walvissen, dus we hebben deze groeigenen genomen voor ons onderzoek.” Ze onderzocht ook algemene groeigenen die bij veel dieren voorkomen.

Nery onderzocht met haar collega’s negen groeigenen die aanwezig zijn in alle 86 walvisachtigen.

Naarmate een walvis groeit neemt de kans op kanker af

Mariana Freitas Nery marien bioloog

Als eerste vonden Nery en haar collega’s in de epidermische groeifactor (EGF-gen) een zogenoemd stopcodon op de rna-keten. Deze rna-keten fungeert als moleculaire boodschapper van dna naar cellen die eiwitten voor groei aanmaken. Een stopcodon in die keten zorgt ervoor dat een deel van het bericht wordt weggelaten waardoor een gen gedeeltelijk zijn functie verliest. „Het specifieke stopcodon dat we vonden heeft bij walvissen gezorgd voor het verdwijnen van remming van groei”, vertelt Nery. „Per toeval vonden we dat dit gen ook zorgde voor uitval van tanden en de ontwikkelen van baleinen.” Deze baleinen filteren het water waar krill en andere micro-organismen in zwemmen. Door deze ontwikkeling konden baleinwalvissen veel voedsel vangen en dat verklaart mede de enorme lichaamsgroottes.

Hongerig gevoel

De potvis is de enige tandwalvis die lijdt aan reuzengroei maar hier werd het stopcodon niet gevonden. Hier speelt het GHSR-gen een grote rol, legt Nery uit. Dit gen stimuleert de afgifte van groeihormonen en bevordert een hongerig gevoel. In alle reuzenwalvissen, dus ook baleinwalvissen, was dit gen actiever dan in zoogdieren die niet lijden aan reuzengroei.

Een ander actief groeigen dat de onderzoekers vonden in reuzenwalvissen was het IGFBP2-gen. Het is hier bijna drie keer zo actief als in andere zoogdieren. Dit gen bevordert celgroei en reguleert celdeling. „Maar de vondst waar we echt van opsprongen was de groei in productiviteit van het IGFBP7-gen naarmate de BMI van walvissen omhoog gaat”, zegt Nery. Dit gen bevordert immers niet alleen groei maar het onderdrukt ook kanker. „Naarmate een walvis groeit neemt de kans op kanker dus af”, zegt Nery. „Dat druist volledig in tegen eerdere hypotheses dat grote dieren vatbaarder zijn voor kanker.”

Dat groeigenen die in walvissen kanker onderdrukken, tevens extra groei bevorderen is de sleutel tot de evolutie van de oceaangigant. „Deze genen zijn qua natuurlijke selectie erg belangrijk geweest”, benadrukt Nery. „In combinatie met het grote aanbod aan voedsel en de vorming van baleinen kunnen walvissen zich hun grote en zware lichamen permitteren.”

Correctie in een eerdere versie van dit artikel stond dat rna-ketens aminozuren bevatten. Dat klopt niet; bedoeld was nucleotiden. Dat is hierboven verbeterd.