Zintuigen

Een doorzichtig kapje beschermt de ogen van de tien centimeter lange
hemelkijker Macropinna microstoma

Blikvangers   Op zeshonderd meter diepte zwemt de hemelkijker rond. Wat op ogen lijken, zijn in werkelijkheid neusgaten; de ware ogen zijn buisvormig, met bovenop groene lenzen waarmee hij de afstand tot een prooidier kan inschatten. Een koepeltje vol vocht beschermt de ogen tegen stekende dieren.
VREEMDE BLIK
De blik van de hemelkijker
kan plots voorwaarts worden
gericht, dankzij spieren
rond de oogbuisjes.

Tot voor kort meenden wetenschappers dat de hemelkijker aan een extreme vorm van tunnelvisie moest lijden. Maar hoe was het mogelijk dat een vis die alleen maar naar boven kan kijken prooi kan verslinden met een voorwaarts gerichte bek?
Onderzoekers van het Monterey Bay Aquarium Research Institute hebben met behulp van video en bij (op grote diepte met robotvoertuigen) gevangen exemplaren ontdekt dat de ogenstand wel degelijk kan variëren.

In de gebruikelijke, opwaartse stand sporen ze voedsel op, zoals krill, of voedsel dat kwallen in hun tentakels verborgen houden. Maar zodra de vis wil toehappen, laat hij de ogen met een spiersamentrekking van stand veranderen, zodat ze vooruit kunnen kijken. Diepzeevissen maken wel vaker een bizarre indruk, zegt onderzoeker Bruce Robison. "Maar eigenlijk zijn ze geknipt voor het leven dat ze leiden."

Jennifer S. Holland

Vogels navigeren tóch op het oog

Het is nu vrijwel zeker: trekvogels navigeren met hun ogen, en niet met hun magnetisch gevoelige snavel. De dieren kunnen het magneetveld van de aarde letterlijk zien.

Een Duits onderzoeksteam toonde aan dat trekvogels een bepaald gedeelte voorin de hersenen, genaamd cluster N, gebruiken bij hun navigatie op het aardmagnetische veld (Nature, 28 okt 2009). Dat hersengebied krijgt zijn informatie van bepaalde fotopigmenten in het oog van de vogel. Daarmee is de wetenschap weer een stap dichterbij de ontrafeling van een van de grootste raadsels in de dierenwereld, namelijk hoe trekvogels magnetisme gewaarworden.

Miljoenen trekvogels vliegen elk jaar naar warmere of juist koudere gebieden. Hierbij navigeren ze op het magneetveld van de aarde, als ware het een landkaart. Trekvogels kunnen aan de hand van de kleinste veranderingen in de richting, de intensiteit of de hoek van een aardmagnetisch veld, bepalen waar ze zich bevinden. Tot voor kort dachten veel wetenschappers dat vogels magnetische informatie waarnemen met kleine deeltjes van het magnetische mineraal magnetiet in de bovenkant van hun snavel.

Henrik Mouritsen en collega's van de Universität Oldenburg brachten bij 36 roodborstjes operatief kleine gaatjes aan in de zenuw die de snavelinformatie doorgeeft aan de hersenen, of in het cluster N, het hersengebied dat in verband staat met de oog pigmenten, Een controlegroep kreeg wel de operatie, maar niet de gaatjes. Vervolgens lieten ze de roodborstjes vliegen in een speciale tunnel met een kunstmatig opgewekt magneetveld, om te kijken hoe het met hun oriëntatievermogen was gesteld. Daaruit bleek dat de roodborstjes met een kapotte snavelzenuw zich nog prima op het magnetische veld konden oriënteren. De roodborstjes met een beschadigd cluster N konden dit niet.

"De vogels zien waarschijnlijk een soort vertekeningen in hun gezichtsveld", zegt dr Martin Lankheet, neurobioloog aan de Universiteit Utrecht. Nu nog kijken hoe aardmagnetische straling precies invloed uitoefent op de fotopigmenten. Dr Marcel Klaassen, gedragsdeskundige aan Wageningen Universiteit: "Ik kan me zo voorstellen dat dit onderzoek ook leidt tot beter zicht op de invloed van elektromagnetisme op moleculen, eiwitten en cellen," Dat kan interessant zijn, want ook de mens staat dagelijks bloot aan flinke elektromagnetische velden, afkomstig van mobieltjes en radiogolven.
TS

Doofheid en microRNA's

Haarcellen in het binnenoor gaan bewegen als geluidsgolven met een bepaalde frequentie het oor binnenkomen. De cellen waar de haartjes uitsteken, zetten de beweging van de haartjes om in een signaal voor de gehoorzenuwen. Zo wordt geluid omgezet in beweging en beweging in luisteren.

Die duizenden haarcellen liggen, beschermd door een dun membraan, geordend in prachtige patronen in het slakkenhuis. Een van die geluidverwerkende groepjes haarcellen (van een muis in dit geval) staat op de bovenste foto, geordend in zijn karakteristieke winkelhaakvorm.
Daaronder staan de haarcellen van een muis die doof is door genetische manipulatie.

De ordening ontstaat, ontdekten Israëlische onderzoekers, door het regelende werk van een zestal microRNA's (Proceedings of the National Academy of Sciences, online 15 apr.2009).
MicroRNA's zijn kleine regelende stukjes RNA, rond de twintig basenparen lang, waarvan pas onlangs is ontdekt dat ze niet als stukjes RNA-afval in de cel rondzwerven.

Britse en Spaanse onderzoekers vonden tegelijkertijd de oorzaak van een erfelijke doofheid die ontstaat door een mutatie in een gen voor zo'n microRNA.


Miniem stukje RNA veroorzaakt erfelijk gehoorverlies

Een erfelijke vorm van geleidelijk gehoorverlies wordt niet veroorzaakt door een mutatie in een gen voor een eiwit, maar in het gen voor een zogeheten microRNA.
Zo'n microRNA is maar 20 basen lang, maar het is voor cellen van vitaal belang omdat het kan voorkomen dat ongewenste genen tot expressie komen.

Genen voor microRNA's zijn, vergeleken met die voor eiwitten, dan ook erg kort. Zo kort dat er eigenlijk nooit serieus rekening mee was gehouden dat hierin een ziekmakende mutatie kan optreden.
Volgens Britse en Spaanse onderzoekers die deze mutarie vonden, is deze gehooraandoening hier het eerste voorbeeld van (Nature Genetics, online 12 apr.).

De Spanjaarden bestudeerden al geruime tijd twee families waarvan sommige leden bij het stijgen der jaren last krijgen van in ernst toenemend gehoorverlies, zonder dat daarvoor een duidelijke oorzaak viel aan te wijzen. De ziekte moest erfelijk zijn, want hij erfde keurig volgens de wetten van Mendel over.
Genetisch onderzoek waarbij patiënten werden vergeleken met gezonde familieleden wees uit dat er een mutatie moest zijn op chromosoom 7.

Na verder onderzoek bleef een klein aantal kandidaat-genen over.
De Britten vonden ongeveer tegelijkertijd hetzelfde bij dove mutanten van muizen. Ook zij vonden enkele kandidaat-genen.
Een vergelijking tussen beide sets leverde maar één overeenkomst op: het gen miR-96.
Dit gen codeert niet voor een eiwit, maar voor een microRNA.

De Britten onderzochten vervolgens hoe de mutatie bij muizen tot gehoorverlies kan leiden. Daarbij ontdekten ze dat miR-96 een belangrijke rol speelt in de haarcellen van het slakkenhuis in het binnenoor.

Het slakkenhuis is gevuld met vloeistof. Geluidstrillingen brengen via het trommelvlies en de gehoorbeentjes in het middenoor deze vloeistof in beweging. Afhankelijk van de geluidsfrequentie deinen op bepaalde plaatsen de haarcellen mee en hun beweging wordt in de hersenen vertaald in een gehoorsensatie.

Mutaties in het gen voor miR-96 tasten de structuur van deze tere cellen ernstig aan. Bij muizen met twee gemuteerde kopieën van het gen is de schade zo groot dat ze al vanaf de geboorte doof zijn. Hebben ze één gezond exemplaar, dan is de schade aanvankelijk gering, maar wordt deze geleidelijk steeds ernstiger.

Oorzaak: de ophoping van tientallen eiwitten waarvan de aanmaak door gezond miR-96 zou zijn onderdrukt.

Der siebte Sinn der Haie.

Als Räuber der Meere verfügen Haie über äußerst scharfe Sinne. So können sie sogar elektrische Felder wahrnehmen. Die Sensoren für diesen sechsten Sinn befinden sich in den Lorenzinischen Ampullen am Kopf - kleinen Vesikeln, an denen Nervenfasern enden und von denen mit Gallerte gefüllte Kanäle zu Paren in der Haut verlaufen (Bild). Brandon Brown von der Universität von San Francisco entdeckte nun, dass das Gel in diesen Kanälen zugleich als hochemptindlicher Temperaturfühler dient. Es hat halbleiterähnliche Eigenschaften. Damit eignet es sich zum Aufbau starker Thermokräfte, wie sie aug der Festkörperphysik bekannt sind. Unter dem Einfluss von Temperaturgradienten entstehen elektrische Spannungen, welche die Neuronen an den Ampullenwänden zum Feuern anregen. Schon Temperaturunterschiede van nur einem zehntel Grad innerhalb des Kanals können die Signalstärke in den angrenzenden Nervenbahnen um bis zu 300 Prozent steigern. Haie registrieren Wärmeschwankungen damit weitaus empfindlicher als Säugetiere, bei denen Ionenkanäle Temperaturdifferenzen in elektrische Signale umwandeln. Dieser siebte Sinn hilft ihnen vermutlich, beutereiche Fronten zwischen Wassermassen unterschiedlicher Temperatur ausfindig zu machen. (Nature, 30. 1.2003, S.495)

De kop van de haai is met poriën bedekt. Deze poriën noemt men de Ampullen van Lorenzini. Schematische tekening van de Ampullen van Lorenzini in de haaienhuid. a. Porie; b. Kanaal; c. Ampul met zintuigcellen; d. Zenuwstelsel.

Meer hierover

Orgaan in neus van muis blijkt 'angst' te ruiken

Honden ruiken angst, muizen ook. Ze blijken er zelfs een speciaal reukorgaantje voor te hebben, in het puntje van hun neus. Het orgaantje, het Grueneberg ganglion (GG), pikt chemische alarmsignalen op van soortgenoten (Science, 22 aug).

Het GG bestaat uit twee bolletjes van 300 tot 500 zenuwcellen, in elk neusgat een bolletje. De structuur zelf werd al in 1973 ontdekt en komt voor bij veel zoogdieren, waaronder de mens. Niemand wist echter wat het GG doet. Vast stond dat het GG een directe verbinding heeft met de bulbus olfactorius, het hersencentrum voor reukzin.

Zwitserse onderzoekers ontdekten dat het GG slechts één type geurstof detecteert: alarmferomonen. Veel planten en dieren in nood scheiden waarschuwende signaalstoffen af.

Ook zoogdieren maken alarmferomonen, maar de moleculaire samenstelling is onbekend. De onderzoekers vingen de lucht op rondom muizen die ze doodsbang hadden gemaakt. Die lucht -met alarmstoffen- gaven ze aan andere muizen.
Gewone muizen roken de alarmstoffen meteen en gingen stokstijf stil in een hoekje zitten, zoals bange muizen in het wild doen.

Muizen bij wie de zenuwverbinding tussen het GG en de hersenen doorgesneden was, bleven rondlopen alsof er niets aan de hand was.

De muis ruikt de angst van een andere muis met een orgaan in zijn neus.
Op de plaatjes naar rechts toe steeds verder uitvergroot.

De Zwitsers keken nog eens goed naar de GG-cellen, ditmaal met een transmissie-elektronen-microscoop die miljoenen keer kan vergroten. In tegenstelling tot wat eerder over de GG-cellen was gepubliceerd, zaten er wel degelijk trilharen op de cellen. Daarmee leken ze opeens op gewone reukzenuwcellen.
Daar wapperen deze haartjes in de lucht die door de neus stroomt. In plaats daarvan zitten de GG-cellen ingepakt in verzorgende cellen: gliacellen.

De onderzoekers stimuleerden met de alarmstoffen ook plakjes muizenhersenen. De alarmferomonen bleken de GG-cellen moeiteloos te bereiken en te activeren.
Allerlei andere geur- en signaalstoffen, bijvoorbeeld uit muizenmoedermelk of urine, activeerden de GG-cellen niet.

Of het GG in andere dieren net zo werkt, moet nog blijken.

Berber Rouwé

M.v.g. G. Nevenzel.

Overzicht van onderwerpen.