Opmerkelijk: paddenstoelen kunnen honderden jaren leven zonder kanker te krijgen (en dit is hoe ze dat doen)

Je zou denken dat hoe ouder een levensvorm wordt, hoe groter de kans op kanker. Toch gaat dit voor schimmels (en trouwens ook voor dieren) niet op. En onderzoekers denken dit nu te kunnen verklaren.

Sommige paddenstoelen kunnen bijzonder oud worden. Denk in dit geval aan langzaam groeiende schimmels, die kunnen wel honderden jaren leven. En de honingzwam kan wel een respectabele leeftijd van 1500 jaar bereiken! Ondanks dat deze schimmel een lang leven beschoren is, krijgt ie nagenoeg nooit kanker. Een verschijnsel waar wetenschappers al enige tijd hun hoofd over breken. Nederlandse onderzoekers, verbonden aan de Wageningen University & Research (WUR), zijn in een nieuwe studie in de wereld van de paddenstoelen gedoken en hebben een hypothese ontwikkeld die verklaart hoe langlevende soorten voorkomen dat ze kanker oplopen.

Meer over schimmels
Twee bekende groepen schimmels zijn de ascomyceten en basidiomyceten. Ascomyceten, ook wel zakjeszwammen genoemd, vormen snelgroeiende, maar kortlevende schimmelnetwerken terwijl basidiomyceten (ook wel steeltjeszwammen genoemd) langzaam groeiende maar langlevende netwerken vormen. Paddenstoelen zijn de vruchtlichamen van basidiomyceten. Maar voor het gemak spreken we vaak over ‘paddenstoelen’ als we ‘paddenstoelvormende schimmels’ bedoelen. Beide groepen schimmels groeien als een mycelium, een netwerk van draadvormige hyfen. Hyfen zijn de cellen van schimmels, maar zijn – anders dan de cellen van planten en dieren – niet goed afgesloten, wat betekent dat het cytoplasma van het schimmelmycelium (met de organellen, zoals mitochondriën en kernen) gedeeld wordt met andere hyfen en dus een ‘gemeenschappelijk bezit’ is van alle hyfen.

Het feit dat langlevende paddenstoelen slechts een kleine kans op kanker hebben, is eigenlijk best merkwaardig. Het risico op kanker neemt namelijk normaal gesproken toe met elke celdeling. Je zou dus verwachten dat langlevende soorten, zoals walvissen, vaker kanker krijgen dan kortlevende soorten, zoals muizen. Grote dieren hebben tenslotte meer cellen, maken meer celdelingen en meer mutaties mee.

Peto’s paradox
Toch is dit niet het geval: grote dieren zijn doorgaans niet vatbaarder voor kanker. “Dit wordt Peto’s paradox genoemd,” vertelt onderzoeker Duur Aanen in gesprek met Scientias.nl. “Dit betekent dat een muis, een walvis en een mens allemaal ongeveer hetzelfde risico lopen om kanker te krijgen gedurende hun leven, ondanks de extreme verschillen in lichaamsgrootte en levensduur.” Hetzelfde geldt voor paddenstoelen. “Als we de snelgroeiende maar kortlevende schimmels als referentie nemen, zouden de langlevende schimmels vaker kernkankers moeten ontwikkelen,” gaat Aanen verder. Maar ook dat blijkt dus niet zo te zijn.

Kanker bij paddenstoelen
Wat je je overigens bij kanker bij paddenstoelen moet voorstellen? “In een eerder onderzoek hebben we ontdekt dat er gedurende de groei van een mycelium (een netwerk van schimmeldraden, of hyfen) van snelgroeiende, maar kortlevende soorten, mutaties kunnen optreden,” legt Aanen desgevraagd uit. “Deze geven de kern een concurrentievoordeel in het mycelium, maar beïnvloeden de fitheid van het mycelium als geheel nadelig. Dit is dus selectie op het niveau van de kernen ten koste van het schimmelindividu. Deze kern-selectie is analoog aan kanker bij dieren, want deze wordt veroorzaakt door selectie op het niveau van cellen ten koste van het meercellig individu. De ontdekking van deze ‘kernkankers’ roept de vraag op hoe het kan dat langlevende schimmels zo lang leven zonder kernkanker te krijgen.”

Mechanisme
De onderzoeker redeneert dat langlevende soorten mechanismen moeten hebben ontwikkeld die het risico op dergelijke kernkankers verkleinen. “De kortlevende schimmels hebben dergelijke mechanismen niet nodig, omdat ze toch maar kort leven en om die reden een laag risico op kernkankermutaties lopen,” merkt Aanen op. De vraag is echter om wat voor soort mechanismen het gaat. Volgens Aanen zou het goed kunnen dat sommige schimmels een speciaal type celdeling inzetten om zo te voorkomen dat zelfzuchtige mutaties worden geselecteerd, waardoor het risico op kanker drastisch wordt verminderd.

Test
Concreet betekent dat het volgende. “In ons artikel presenteren we de hypothese dat langlevende schimmels gedurende de myceliumgroei hun kernen continu testen of ze niet een kernkanker-mutatie hebben,” licht Aanen toe. “Volgens onze hypothese doen ze dit met behulp van een structuur die tijdens de celdeling ontstaat, namelijk de gesp. Deze structuur komt alleen voor in paddenstoelvormende schimmels en tot nog toe was de functie onbekend. Wij stellen nu voor het eerst een evolutionaire verklaring voor deze structuur voor.”

Een gesp die ontstaat bij de celdeling van een mycelium van paddenstoelvormende schimmels. Afbeelding: Duur Aanen

Gesp
Een gesp ontstaat bij de celdeling van een mycelium van paddenstoelvormende schimmels. Dit mycelium wordt dikaryon genoemd, omdat de cellen twee genetisch verschillende haploïde kernen hebben (haploïde cellen bevatten slechts één exemplaar van elk chromosoom). Als een eindcel deelt, neemt een van de twee kernen een ‘omweg’ naar de dochtercel, door eerst naar een tijdelijke zijcel te migreren, die later fuseert met de dochtercel. Na fusie blijft deze zijcel zichtbaar als een zogenaamde gesp. “We stellen voor dat de fusie van de gesp een testmoment is voor één van de haploïde kernen,” zegt Aanen. “Als de cel niet kan fuseren, betekent dit een doodlopende route voor de cel en dus het einde van haar kern. Omdat uit ons eerdere onderzoek is gebleken dat verlies van fusie de belangrijkste route is naar ‘kernkankers’, veronderstellen we dat de gesp fungeert als screeningsinstrument voor de kwaliteit van de kern, waarbij beide kernen elkaar voortdurend testen op het vermogen om te fuseren, een test waarvoor kernen met mutaties in fusiegenen niet slagen.”

Kernkanker
Kortom, paddenstoelen testen in feite met behulp van hun gesp voortdurend of ze kernkanker-mutaties hebben. Een test waarvoor kernen mét mutaties in hun fusiegenen, niet slagen. “Een cruciaal onderdeel van onze hypothese is dat de niet-gefuseerde cel zich in dit geval op een doodlopende route bevindt, en daarmee ook haar kern,” benadrukt Aanen nogmaals. En op deze manier voorkomt de paddenstoel mogelijk dat het kanker krijgt. “We moeten dit nog wel verder toetsen,” stelt Aanen. “In september zal een student met experimenten beginnen.”

Evolutiebiologie
De bevindingen uit de studie zijn vooral van belang voor ons begrip over fundamentele vragen in de evolutiebiologie. “Daarnaast heeft het alleen in abstracte zin invloed op ons begrip van kanker bij mensen,” zegt Aanen. “In tegenstelling tot schimmels, zijn het bij mensen niet direct de kernen die geselecteerd worden, maar de cellen zelf. Wat wel mogelijk een algemeen principe is, is het belang van het testen op fusie als kwaliteits-check. Bij de bevruchting is er ook fusie van haploïde cellen (een eicel en spermacel). Bovendien weten we dat sommige vormen van onvruchtbaarheid te maken hebben met het onvermogen te fuseren met de spermacel. Paddenstoelen hebben de test die bij dieren en planten alleen bij de bevruchting optreedt ingesluisd in hun reguliere myceliumgroei. En aangezien bij schimmels iedere cel zich kan voortplanten, zou je dit ook kunnen opvatten als een kwaliteitscheck om de genetische kwaliteit van de nakomelingen te waarborgen.”

Al met al laten de onderzoekers zien hoe het kan dat sommige paddenstoelen stokoud kunnen worden zonder kanker te krijgen. De resultaten van het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Microbiology and Molecular Biology Reviews, zijn dan ook een belangrijke stap voorwaarts. “We denken nu te weten waarom mycelia een constant en laag risico op kernkankers hebben, ongeacht hun grootte en levensduur,” besluit Aanen.

Bronmateriaal

"How can mushrooms live for hundreds of years without getting cancer?" - WUR

Interview met Duur Aanen

Afbeelding bovenaan dit artikel: Ton Jeune van Getty Images (via canva.com)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd