Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Leidse biologen ontrafelen eerste twee slangengenomen

De Leidse biologen Freek Vonk en Michael Richardson zijn erin geslaagd om de eerste twee slangengenomen te ontrafelen, dat van de koningscobra en de tijgerpython. Zij publiceerden 2 december hun bevindingen in twee artikelen in het toonaangevend blad PNAS.

Koningscobra (foto Freek Vonk)

Koningscobra

Het genoom is de complete verzameling genetisch materiaal in een cel. Het onderzoek wijst er onder andere op dat koningscobra zich voortdurend ontwikkelt om zijn prooien - die resistenties tegen het slangengif ontwikkelen - te slim af te zijn. ‘Er is een evolutionaire wapenwedloop gaande tussen de slang en zijn prooi, dus is er een grote druk voor de slang om het gif steeds sneller en effectiever te laten werken’, zegt Vonk over de koningscobra.

Grote selectiedruk

De onderzoekers ontdekten in het complexe slangengifmengsel de eiwitten die belangrijk zijn bij het vangen van de prooi en onder grote selectiedruk staan. Uit het onderzoek blijkt ook dat de gifgenen in het evolutionair verleden op andere plekken gebruikt werden in het slangenlichaam (zoals in de maag, hart, lever, bloedcellen, geslachtsorganen).

Freek Vonk met koningscobra (foto Nico Croon)

Natuurlijke biowapens

Genen met niet giftige functies kunnen worden ‘aangezet’ in de gifklier. Vaak gaat dat gepaard met de duplicatie van een gen, waardoor beiden blijven bestaan en de kopie gebruikt wordt in de gifklier. Maar soms wordt een gen met een niet giftige functie ‘gekaapt’ door de gifklier. In beide gevallen kan zo’n eiwit zich in de loop van de tijd ontwikkelen tot giftig. ‘Onze resultaten geven een uniek inzicht in de evolutie van een van ’s werelds meest geavanceerde natuurlijke bio-wapens’, aldus Vonk.

Nieuwe medicijnen en vaccins

De bevindingen uit dit onderzoek kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. Ook bieden ze aanknopingspunten om vaccinaties te ontwikkelen tegen slangenbeten, die jaarlijks nog 150.000 doden eisen.

Tijgerpython

Het andere artikel in PNAS beschrijft het genoom van de tijgerpython, een grote wurgslang die voorkomt in Zuidelijk Azië. Ook aan dit onderzoek, dat is geleid door wetenschappers aan de Universiteit van Colorado (VS), hebben Vonk en Richardson meegewerkt. Het genoom van de tijgerpython laat zien dat deze reuzenslang direct na het eten genen aanzet, waardoor organen die het verteringsproces moeten bevorderen (hart, nieren, lever en dunne darmen) tijdelijk groeien. Dit is noodzakelijk omdat reuzenslangen soms maar enkele malen per jaar eten.

Na het eten zetten cellen uit

De prooi van deze slangen is vaak heel groot, soms 50 procent van hun eigen lichaamsgewicht. Om hiermee om te gaan, hebben slangen allerlei fysieke aanpassingen die dat mogelijk maken: beweegbare schedel, beweegbare kaken, rekbare huid en zwevende ribben. Maar dus ook in het genoom ingebouwde aanpassingen. Direct na het eten zetten de cellen van de organen uit, en na de vertering krimpen ze weer. Zo kan bijvoorbeeld het hart met wel 50 procent groeien.

Samenwerking onderzoekers, studenten en bedrijven

Voor het in kaart brengen van de genetische structuren van de koningscobra hebben Vonk en Richardson onder andere samengewerkt met het bedrijf ZF Screens van de Leidse professor Herman Spaink en het bedrijf Baseclear, gevestigd in het Leidse Bio Science Park. In totaal zijn er wetenschapers van 15 instituten bij dit project betrokken. 

Ook het blad Science zal 7 december 2013 uitgebreid aandacht besteden aan deze twee onderzoeken, en tevens een groot artikel wijden aan Freek Vonk en zijn loopbaan als onderzoeker en TV-presentator.