Stel je voor dat een mens doorzichtig is en je precies kunt zien wat er in de hersenen gebeurt, in het zenuwstelsel, met de spieren. Ideaal voor wetenschappers. Bij mensen kan dat natuurlijk niet, maar het is wel gelukt om een transparante kortstaartinktvis te creëren. En dat is wetenschappelijk gezien razend interessant.
Zo is het voor het eerst mogelijk om het zenuwstelsel in het echt te bestuderen bij een levende inktvis, de Euprymna berryi om precies te zijn. Het is ook de eerste keer dat een genetisch gemanipuleerde inktvis is gefokt gedurende meerdere generaties, wat de grote potentie duidelijk maakt van E. berryi als modelorganisme voor neurobiologisch onderzoek.
Fascinerende dieren
“Er zijn een heleboel ongelooflijk interessante biologische factoren bij inktvissen, veel meer dan bij andere ongewervelden”, zegt onderzoeker Joshua Rosenthal. “En nu hebben we een modelinktvis waarbij we de biologische functies in een veel hogere resolutie kunnen onderzoeken dan ooit tevoren”, klinkt het enthousiast.
Het zenuwstelsel en het gedrag van inktvissen zijn veel complexer dan dat van de meeste andere ongewervelde dieren. Ten eerste kunnen ze bepaalde taken leren en onthouden. Denk aan het oplossen van een doolhof, gereedschap gebruiken en leren van wat anderen doen. Ze kunnen zichzelf direct camoufleren, hun omgeving manipuleren met hun tentakels en volgens een recente studie kunnen ze zich zelfs aanpassen aan kou door hun eigen RNA te bewerken.
Modelorganisme
Wat er aan ontbrak bij inktvisstudies is echter een modelorganisme waarop genetisch onderzoek mogelijk is. Terwijl decennia aan onderzoek bij fruitvliegjes en muizen de genetische basis heeft blootgelegd van de ontwikkeling, het gedrag en de evolutie van die dieren, was het tot nu toe nauwelijks mogelijk om de biologie van inktvissen in kaart te brengen, waardoor onze kennis van deze fascinerende dieren beperkt is.
Deze nieuwe studie brengt daar verandering in en presenteert Euprymna berryi als een geschikte kandidaat voor een modelinktvis: deze soort is niet alleen gemakkelijk generaties lang te fokken in een lab, hij kan ook eenvoudig genetisch gemodificeerd worden. “De optie om direct en nauwkeurig genetische functies te testen in een modelinktvis is bijzonder, omdat het daardoor mogelijk is om te bestuderen wat inktvissen zo speciaal maakt. Ook is het een belangrijke tool om de vele verschillende aspecten van hun unieke biologie beter te begrijpen”, zegt medeonderzoeker Caroline Albertin.
Fluorescerende hersenactiviteit
De onderzoekers konden de albinolijn van E. berryi ontwikkelen door de genen van twee pigmentenzymen te deactiveren met behulp van de CRISPR-Cas9-technologie. Daarna gingen ze de hersenactiviteit van de albino-inktvis bestuderen door een fluorescerende kleur toe te voegen in de optische hersenkwab. Die kleur licht steeds op als hij calcium detecteert dat vrijkomt bij hersenactiviteit. Daarna projecteerden ze een reeks plaatjes op een scherm recht voor de inktvis, waardoor de optische kwab geactiveerd werd en de kleur oplichtte. Dit werd allemaal vastgelegd door een speciale microscoop. Toen het team dit probeerde bij een wilde inktvis zorgde de huidpigmentatie ervoor dat de kleur niet duidelijk te zien was.
“Deze ontdekking maakt het mogelijk om naar de genen en de hersenen van inktvissen te kijken op een manier die eerder niet kon”, zegt Rosenthal. Als andere wetenschappers willen weten hoe bepaalde signalen door de hersenen van inktvissen worden afgegeven kunnen ze nu een albino-inktvis fokken en dezelfde soort experimenten doen met kleur, die reageert op calcium. Of als onderzoekers de inktvis genetisch willen modificeren om andere aspecten van hun biologie te bestuderen dan is dat ook mogelijk.
Twee enzymen
In deze studie ontdekten de onderzoekers al een nieuw facet van de biologie van E. berryi. Toen het team het eerste pigmentatiegen deactiveerde, verwachtten ze dat er een albino-inktvis zou ontstaan, net als dat bij een andere inktvissoort gebeurde in een studie uit 2020. Maar de nakomelingen van E. berryi hadden nog steeds pigment. De onderzoekers kwamen er daarna achter dat er nóg een enzym was dat pigment genereerde, een eiwit dat eerder onbekend was bij inktvissen. Waarom de inktvis twee enzymen heeft met ogenschijnlijk dezelfde functie is nog niet bekend.
De onderzoekers hopen dat andere wetenschappers nu de albino-inktvis gaan gebruiken om meer te weten te komen over E. berryi en enkele mysteries van de bijzondere dieren op te lossen. “We willen deze dieren delen met de onderzoekswereld”, zegt Rosenthal. “Inktvissen zijn een schatkamer vol biologische bijzonderheden. We willen dat mensen daar naar op zoek gaan.”
