Het betekent dat wetenschappers niet alleen meer van proefdieren gebruik hoeven te maken, maar dat zelfs planten als aanvullend modelorganisme kunnen dienen.
Wat als wetenschappers menselijke psychische aandoeningen in planten kunnen bestuderen? Het klinkt misschien wat vergezocht, maar Amerikaanse onderzoekers denken dat het mogelijk moet zijn. In een nieuwe studie hebben ze een belangrijke eerste stap gezet. En wel door te bestuderen hoe een soortgelijk gen dat zowel in planten als in dieren voorkomt het gedrag van beide beïnvloedt.
Een plant met schizofrenie
De mogelijkheid om menselijke psychische aandoeningen in planten te bestuderen, houdt onderzoeker Tamas Horvath al een tijdje bezig. “Jaren geleden begon ik geïnteresseerd te raken in het idee dat elk levend organisme enige homologie moet hebben,” vertelt hij. “Ze zouden enigszins op elkaar moeten lijken in hoe ze zijn en wat ze doen.” Horvath theoretiseert dat als men mitochondriale genen bij dieren zou kunnen aanpassen om te zien wat er verandert, en vervolgens ditzelfde doet met vergelijkbare genen in planten, het uiteindelijk mogelijk is om planten te gebruiken om menselijk gedrag beter te begrijpen. “Als je met dat idee nog een stap verdergaat, is het misschien mogelijk om bijvoorbeeld een schizofrene plant te ontwikkelen,” aldus Horvath.
Mitochondriën zijn in feite de energiecentrales van onze cellen. Ze reguleren belangrijke functies, zoals de stofwisseling en zijn van cruciaal belang voor een goede gezondheid. Bij zowel planten als mensen kunnen disfunctionele mitochondriën de ontwikkeling beïnvloeden. Dit kan bij mensen leiden tot verschillende ziektes, waaronder de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, de ziekte van Huntington en schizofrenie.
Hoewel dat nog toekomstmuziek is, zou het bestuderen van menselijke psychische aandoeningen in planten interessant kunnen zijn. “Het betekent dat we niet alleen zoogdieren, maar ook andere alternatieve soorten kunnen gebruiken om menselijk gedrag te bestuderen,” zegt Horvath. “Het is mogelijk dat planten in de toekomst kunnen dienen als een aanvullend modelorganisme voor gedragsonderzoek.”
Genen
In een nieuwe studie heeft Horvath een belangrijke eerste stap gezet. Zo analyseerde hij samen met zijn collega’s een mitochondriaal gen (afgekort FMT) in de zandraket (Arabidopsis thaliana); een klein bloemetje. Daarnaast bogen ze zich over een vergelijkbaar gen (afgekort CLUH) gevonden in muizen. Vervolgens zochten ze naar verschillen en overeenkomsten.
FMT
De onderzoekers vergeleken planten zonder FMT met planten met een overactieve FMT om de rol van het gen beter te begrijpen. En daaruit blijkt dat FMT veel belangrijke kenmerken van de zandraket beïnvloedt. Zo speelt het bijvoorbeeld een rol bij de ontkieming, wortellengte, bloeitijdstip en bladgroei.
Zout en de hyponastische reactie
Daarnaast blijkt FMT ook van invloed te zijn op de zogenoemde ‘zoutstressreactie’. Teveel zout is slecht voor planten. En wanneer planten blootstaan aan teveel zoutstress, stoppen ze onmiddellijk met groeien. De onderzoekers ontdekten dat FMT van cruciaal belang is voor dit gedrag. Daarnaast blijkt FMT ook een belangrijke rol te spelen bij de zogenoemde hyponastische reactie – de manier waarop de bladeren van een plant gedurende de dag en nacht bewegen. Overdag zijn de bladeren bijvoorbeeld platter wanneer ze meer blootgesteld zijn aan de zon. ’s Nachts, als er geen zonlicht is, staan de bladeren schuin omhoog. En FMT reguleert hoeveel en hoe snel de bladeren bewegen.
Muizen
Om deze resultaten in verband te brengen met zoogdieren, bestudeerden de onderzoekers tevens hoe het vergelijkbare gen CLUH (dat zoals gezegd sterk lijkt op FMT) van invloed is op het gedrag van muizen. Uit verschillende tests bleek dat muizen met minder CLUH langzamer waren en kortere afstanden aflegden dan hun tegenhangers.
Vergelijkbaar
Volgens Horvath zijn dat opwindende resultaten. Want het impliceert dat FMT en CLUH op vergelijkbare wijze het gedrag van beide soorten beïnvloeden. “De muizen reageerden hetzelfde als de planten,” zegt Horvath. “Dit suggereert dat er mitochondriaal-gerelateerde mechanismen bestaan die vergelijkbare functies in zowel planten als dieren vervullen.”
De bevindingen uit de studie impliceren dat de aan het begin van dit artikel gestelde theorie van Horvath misschien niet eens zo heel vergezocht is. Want het blijkt dat planten en dieren dus inderdaad vergelijkbare genen hebben die ook nog eens vergelijkbare functies hebben. Bovendien houdt het bij FMT en CLUH nog niet op. “Planten zoals de zandraket en zoogdieren delen naast FMT en CLUH ook nog andere vergelijkbare genen en cellulaire processen,” zegt Horvath. En dat is opwindend. Want het kan betekenen dat mogelijk toch op den duur die schizofrene plant werkelijkheid wordt.
