Wie zijn wij?
Wij zijn ons brein
AF
Amsterdam, 8 juni 2021– Ons brein is het meest complexe object in het bekende universum – dus we zullen het in formidabele details in kaart moeten brengen om geheugen, gedachten en identiteit op te sporen
Een beetje een vreemd apparaat, een kruising tussen een vleessnijmachine en een reel-to-reel filmprojector, bevindt zich in een kamer zonder ramen in Cambridge, Massachusetts.
Het dwarrelt dagenlang zonder toezicht voort, slechts af en toe bezocht door Narayanan Kasthuri, een beetje een weltvreemde postdoc aan de Harvard-universiteit, die de strook film die eruit spuit en onderzoekt.
Dr. Kasthuri is een neurowetenschapper verbonden aan Argonne en assistent adjunct professor op het Department of Neurobiology aan The University of Chicago.
Het lijkt misschien onwaarschijnlijk, maar wat hier aan de hand is, kan een revolutie teweegbrengen in de neurowetenschap. Op elke centimeter van de film bevinden zich kleine puntjes, elk een plakje muizenhersenen, een duizendste van de dikte van een vel aluminiumfolie. Dit specifieke filmrolletje bevat 6000 schijfjes, een hersenvlekje zo groot als een zoutkorrel.
De plakjes hersenen worden door een geautomatiseerde elektronenmicroscoop omgezet in digitale beelden. Een computer leest die afbeeldingen, volgt de contouren van zenuwcellen en stapelt de afbeeldingen op tot een 3D-reconstructie.
In het jargon bouwen ze het ‘connectoom’ van de muis, genoemd naar de term ‘genoom’ voor de sequentie van alle genen van een organisme, ‘proteoom’ voor al zijn eiwitten, enzovoort.
Het is een epische onderneming.
Het volledige muis connectoom zou honderden keren meer gegevens produceren dan op alle computers van Google te vinden is, zegt Jeffrey Lichtman, de neuroanatomist, die het Harvard-team leidt. En toch is het nog maar het begin.
rotifer of raderdiertje
Onderzoekers hebben met succes een van deze kleine dieren tot leven gebracht na 24.000 jaar in permafrost.
Een klein diertje genaamd een rotifer oftewel raderdiertje is nieuw leven ingeblazen na 24.000 jaar bevroren in permafrost te hebben doorgebracht. Het is het langste dat een raderdiertje heeft kunnen overleven in zo’n extreme kou.
Terwijl eenvoudige organismen zoals bacteriën vaak millennia in permafrost kunnen overleven, “is dit een dier met een zenuwstelsel en hersenen en alles”, zegt Stas Malavin van het Pushchino Wetenschappelijk Centrum voor Biologisch Onderzoek RAS in Rusland. Het is niet echt een record – nematodenwormen zijn naar verluidt na 30.000 jaar nieuw leven ingeblazen uit permafrost – maar er is geen raderdiertje bekend dat zo lang standhoudt.
Malavin en zijn team boorden in 2015 in permafrost nabij de Alazeya-rivier in het noordoosten van Siberië, Rusland. Ze vonden een enkel raderdiertje, een wormachtig wezen van minder dan een kwart millimeter lang. Toen de onderzoekers het opwarmden en te eten gaven, werd het actief. Het reproduceerde ook, omdat het een bdelloid raderdiertje is dat zichzelf kan klonen zonder de noodzaak van een seksuele partner.
Lees meer: Microben overleven 30.000 jaar in een zoutkristal
“We zijn er vrij zeker van dat dit een nieuwe soort is voor de wetenschap”, zegt Malavin. Hij en zijn team hebben het genoom van het raderdiertje gesequenced en ontdekten dat het het meest leek op een soort genaamd Adineta vaga, waarvan wordt gedacht dat het meerdere ondersoorten omvat die niet goed zijn geïdentificeerd.
De onderzoekers gebruikten versneller massaspectrometrie om organische resten te dateren die bij het raderdiertje zijn gevonden. Ze waren tussen de 23.960 en 24.485 jaar oud, wat suggereert dat het raderdiertje tegelijkertijd in de permafrost was bevroren.
Moderne raderdiertjes lijken een vergelijkbaar vermogen te hebben om te overleven als ze worden bevroren. Het team van Malavin bevroor individuen van verschillende moderne soorten, evenals enkele nakomelingen van het oude raderdiertje, een week lang bij -15°C. Beide groepen waren even vorstbestendig, met vergelijkbare overlevingspercentages.
Het is niet duidelijk hoe ze het doen, aldus Malavin. In de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat vriestolerante organismen een veelvoud aan overlevingsmechanismen hebben, niet slechts één, en ze gebruiken niet allemaal dezelfde. “De mechanismen zijn verrassend slecht bekend, zou ik zeggen”, zegt Malavin.
Bovendien is het ook onduidelijk hoe lang raderdiertjes of andere vriestolerante dieren in permafrost kunnen standhouden.
Malavin zegt dat het er maar van afhangt of hun metabolisme volledig stopt of gewoon extreem traag wordt.
Als het stopt, kunnen ze in theorie veel langer dan 24.000 jaar overleven – waarbij de limiet waarschijnlijk wordt bepaald door achtergrondstraling die hun DNA langzaam beschadigd.
Maar als hun metabolisme alleen maar vertraagt, hebben ze uiteindelijk een energiebron – voedsel – nodig om door te gaan.
AF. Tijdschriftreferentie en bron: Current Biology