Emma Teeling: Het geheim van het vleermuisgenoom

Ik vraag jullie allemaal even stil te staan bij het zoogdier waar ik het vandaag over ga hebben. Het eerste dat ik ga vertellen over dit zoogdier is dat het heel belangrijk is voor het functioneren van onze ecosystemen. Als we dit zoogdier uit ons ecosysteem weghalen, dan functioneert het niet meer. Dat is het eerste. Ten tweede geven de unieke zintuiglijke vermogens van dit zoogdier een geweldig inzicht in aandoeningen van onze zintuigen, zoals blindheid of doofheid. En het derde wat zo intrigerend is, is dat ik er volledig van overtuigd ben dat het geheim van de eeuwige jeugd diep in het DNA van dit zoogdier ligt besloten. Dus, wat denken jullie? Prachtig wezentje, toch? Prachtig wezentje, toch? Wie van jullie dacht aan een vleermuis? Ik zie dat de helft van het publiek het met me eens is. en dat ik flink aan de slag moet om de rest te overhalen.

Ik heb het geluk dat ik al 20 jaar deze fascinerende en prachtige zoogdieren mag bestuderen. Een vijfde van alle levende zoogdieren zijn vleermuizen en ze hebben unieke kenmerken. De vleermuis zoals wij die kennen bestaat al 64 miljoen jaar. Wat zo uniek is aan de vleermuis is dat het een vliegend zoogdier is. Vliegen op zich is al ingewikkeld. Er zijn maar drie gewervelde diersoorten die het vermogen om te vliegen hebben ontwikkeld: vleermuizen, vogels, en de pterodactylus. Vliegen is metabolisch een kostbare zaak. Vleermuizen zijn geëvolueerd om daarmee om te gaan.

Ook is het zeer uniek dat vleermuizen geluid gebruiken om hun omgeving waar te nemen. Ze gebruiken echolocatie. Daarmee bedoel ik dat ze een geluid uitstoten vanuit het strottenhoofd, via de bek of de neus. Deze geluidsgolf wordt weerkaatst door objecten in de omgeving. Vleermuizen horen die echo's en zetten die om in een akoestisch beeld. Zo kunnen ze zich oriënteren in volledige duisternis. Ze zien er inderdaad vreemd uit. Wij mensen zijn visueel ingesteld. Toen wetenschappers ontdekten dat vleermuizen geluid gebruikten om te vliegen en zich te oriënteren in het donker, konden we dat niet geloven. Het bewijs was er, maar toch konden we honderd jaar lang niet geloven dat het echt zo was.

Deze vleermuis ziet er een beetje buitenaards uit. De beroemde filosoof Thomas Nagel zei zelfs eens: "Als je een buitenaardse levensvorm wilt ervaren op deze planeet, sluit je dan op in een verduisterde kamer met een rondvliegende vleermuis die echolocatie gebruikt." Als je kijkt naar de fysieke kenmerken op het gezicht van deze mooie hoefijzervleermuis, dan zie je dat veel van die kenmerken ervoor zorgen dat hij geluid kan maken en waarnemen. Heel grote oren, vreemde neusvleugels, maar piepkleine oogjes. Dus alleen al door naar deze vleermuis te kijken wordt duidelijk dat geluid heel belangrijk is om te overleven.

De meeste vleermuizen zien er zo uit als de vorige. Maar er is ook een groep die geen echolocatie gebruikt en de omgeving niet waarneemt door middel van geluid, namelijk de vleerhonden. Als je het geluk hebt ooit in Australië te zijn geweest, heb je ze kunnen zien rondvliegen boven de Botanische Tuinen in Sydney. Als je naar hun snoet kijkt, zie je meteen dat ze veel grotere ogen hebben en veel kleinere oren. Er is dus een grote variatie onder vleermuizen wat betreft de ontwikkeling van hun zintuigen. Dat is belangrijk voor wat ik straks ga vertellen.

Als je bang wordt bij het idee van vleermuizen in de kerktoren -- en ik weet dat sommige mensen niet goed worden bij het zien van grote afbeeldingen van vleermuizen -- dan is dat waarschijnlijk niet verrassend, omdat in onze westerse cultuur vleermuizen gedemoniseerd zijn. Natuurlijk is het beroemde boek ‘Dracula’, geschreven door mijn buurtgenoot uit Noord-Dublin, Bram Stoker, daar waarschijnlijk de belangrijkste oorzaak van. Maar ik denk dat het ook te maken heeft met het feit dat vleermuizen 's nachts actief zijn en wij ze niet echt begrijpen. We zijn wat huiverig voor dingen die de wereld anders waarnemen dan wij. Vleermuizen zijn meestal symbool voor onheil. Ze zijn de slechteriken in horrorfilms, zoals in de beroemde film ‘Nightwing’. Demonen hebben altijd vleermuisvleugels, terwijl engelen vogelvleugels hebben.

Dat is de westerse visie. Vanavond hoop ik jullie iets bij te brengen van de Chinese traditionele cultuur waarin vleermuizen worden gezien als geluksbrengers. In een Chinees huis kun je zo'n afbeelding tegenkomen. Dit is het symbool van de Vijf Zegeningen Het Chinese woord voor ‘vleermuis’ klinkt als het Chinese woord voor ‘geluk’. Zij geloven dat vleermuizen rijkdom, gezondheid, lang leven, deugd en sereniteit brengen. In deze afbeelding is het teken voor ‘lang leven’ omringd door vijf vleermuizen. Vanavond wil ik jullie uitleggen dat ten minste drie van deze zegeningen zeker vertegenwoordigd zijn door een vleermuis, en dat we door ze te bestuderen deze zegeningen naar ons toe halen.

Hoe kan een vleermuis ons eventueel rijkdom brengen? Ik zei al dat vleermuizen essentieel zijn voor het goed functioneren van ons ecosysteem. En waarom? Vleermuizen in de tropen zijn belangrijke bestuivers van veel planten. Ze voeden zich ook met vruchten, en ze verspreiden de zaden van deze vruchten. Ze bestuiven de tequilaplant, een miljoenen dollar industrie in Mexico. We hebben ze inderdaad nodig om onze ecosystemen te laten functioneren. Zonder hen zou het een probleem zijn. Maar de meeste vleermuizen zijn vraatzuchtige insecteneters. In de VS schat men dat een kleine kolonie van grote bruine vleermuizen meer dan een miljoen insecten per jaar opeten. In de Verenigde Staten van Amerika worden vleermuizen nu bedreigd door een ziekte bekend als witte-neus-syndroom. Ze verspreidt zich langzaam door de VS en roeit hele populaties vleermuizen uit. Wetenschappers hebben geschat dat 1.300 ton insecten per jaar nu in de ecosystemen actief blijven door het verdwijnen van de vleermuizen. Vleermuizen worden in de VS ook bedreigd doordat windparken hen aanlokken. Het ziet het er naar uit dat vleermuizen met een probleem zitten. Ze zijn zeer bedreigd alleen al in de Verenigde Staten.

Hoe kan dit ons helpen? Het is berekend dat als we de vleermuizen verwijderen uit de vergelijking, we zullen moeten gebruikmaken van insecticiden om al die plaaginsecten te verwijderen die zich voeden met onze landbouwgewassen. Dat alleen gaat de VS 22 miljard dollar kosten. Vleermuizen brengen ons dus inderdaad rijkdom. Zij onderhouden de gezondheid van onze ecosystemen en besparen ons geld. Dat is de eerste zegen. Vleermuizen zijn belangrijk voor onze ecosystemen.

En hoe zit het met de tweede? Hoe zit het met de gezondheid? In elke cel in je lichaam zit je genoom. Je genoom bestaat uit DNA. Dat codeert eiwitten die je laten functioneren en interageren en je maken tot wie je bent. Sinds de nieuwe ontwikkelingen in de moderne moleculaire technieken, is het mogelijk om de sequentie van ons eigen genoom zeer snel en goedkoop vast te stellen. Daardoor weten we dat er variaties zijn binnen ons genoom. Kijk even naar de persoon naast je. Even een snelle blik. Realiseer je dat 1 op 300 basenparen verschillend is bij jullie. Een van de grote uitdagingen in de moderne moleculaire geneeskunde is uit te zoeken of deze variatie je vatbaarder maakt voor ziekten of je alleen maar anders maakt. Wat betekent deze variatie eigenlijk? Als we willen profiteren van deze nieuwe moleculaire gegevens en persoonlijke genomische informatie die in de komende jaren online komt, moeten we kunnen differentiëren tussen die twee. Hoe gaan we dit doen?

We hoeven alleen maar te kijken naar experimenten van de natuur. Door de natuurlijke selectie zullen in de loop van de tijd mutaties, variaties die de functie van een eiwit verstoren, niet worden getolereerd. Evolutie fungeert als een zeef. De slechte varianten worden uitgezeefd. Bestudeer eenzelfde gebied van een genoom bij zoogdieren die evolutionair ver uit elkaar liggen en ook ecologisch uiteenlopen, en je krijgt een beter begrip van het evolutionaire belang van dat gebied. Als dat gebied belangrijk is voor het functioneren, en de overleving van het zoogdier, zal het hetzelfde zijn in al die verschillende geslachten, soorten, taxa. Daarom moeten we de sequentie van dat gebied bepalen voor al deze verschillende zoogdieren en controleren of het hetzelfde of anders is. Als het hetzelfde is, betekent dat dat dit gebied belangrijk is voor een of andere functie. Daar vind je dan ziekteveroorzakende mutaties. In dit geval hier, als alle zoogdieren daar een geel-type genoom hebben, dan suggereert paars een afwijking. Dit is zelfs nog krachtiger voor zoogdieren die de dingen een beetje anders doen. Laat bijvoorbeeld dat gebied van het genoom belangrijk zijn voor het gezichtsvermogen. Als we naar dat gebied kijken bij zoogdieren die niet zo goed zien, zoals vleermuizen, en we vinden bij die vleermuizen de paarse soort, dan kennen we waarschijnlijk de oorzaak van deze ziekte.

In mijn lab hebben we vleermuizen gebruikt om te kijken naar twee verschillende types van ziekten van de zintuigen. We zijn op zoek naar blindheid. Waarom doen we dat? Driehonderdveertien miljoen mensen zijn visueel gehandicapt 45 miljoen daarvan zijn blind. Blindheid is een groot probleem, en veel van deze aandoeningen komen van erfelijke ziekten. Daarom willen we beter begrijpen welke mutaties in het gen de ziekte veroorzaken. We kijken ook naar doofheid. Een op elke 1.000 pasgeboren baby's is doof, en tegen dat we 80 zijn, zal meer dan de helft van ons ook een gehoorprobleem hebben. Ook hier zijn veel onderliggende genetische oorzaken. In mijn lab gingen we de zintuiglijke specialisten bij uitstek, de vleermuizen, bestuderen. We keken naar genen die blindheid veroorzaken wanneer er een defect is, of doofheid bij een ander defect. We kunnen nu voorspellen welke gebieden de meeste kans hebben om de ziekte te veroorzaken. Dus vleermuizen zijn ook belangrijk voor onze gezondheid, om de werking van ons genoom beter te begrijpen.

Zover staan we nu, maar hoe zit het met de toekomst? Hoe zit het met langlevendheid? Dat komt eraan. Ik geloof dat het geheim van de eeuwige jeugd te vinden is in het vleermuisgenoom. Waarom zouden we willen verouderen? Dit beeld komt uit de jaren 1500: de Fontein van de Jeugd. Aftakelen is een van de meest bekende, maar toch minst goed begrepen aspecten van de biologie. Sinds het begin van de beschaving heeft de mens ze trachten te vermijden. Daarvoor moeten we ze een beetje beter gaan begrijpen. Alleen al in Europa krijgen we tegen 2050 70% méér personen ouder dan 65, en 170% meer personen ouder dan 80. Naarmate we ouder worden, takelen we af, en deze aftakeling veroorzaakt problemen voor onze samenleving. Dus moeten we ze aanpakken.

Hoe kan het geheim van de eeuwige jeugd besloten liggen in het vleermuisgenoom? Wil iemand eens raden hoe oud deze vleermuis kan worden? Wie - steek je handen op – zegt: twee jaar? Niemand? Eén? Wat dacht je van 10 jaar? Sommigen? Wat dacht je van 30? Wat dacht je van 40? Oké, het loopt nogal uit elkaar. Deze vleermuis is Myotis brandtii. Ze is de langst levende vleermuis. Ze was 42 jaar en ze leeft vandaag nog in het wild. Wat is daar nu zo geweldig aan?

Bij zoogdieren is er een relatie tussen lichaamsgrootte, stofwisseling, en hoe lang ze leven. Je kunt voorspellen hoe lang een zoogdier kan leven, uit de lichaamsgrootte. Typisch leven kleine zoogdieren snel en sterven ze jong. Denk aan een muis. Maar vleermuizen zijn zeer verschillend. Zoals je hier kunt zien op deze grafiek, in het blauw. Dit zijn alle andere zoogdieren, maar vleermuizen leven tot negen keer langer dan verwacht ondanks hun heel, heel hoge stofwisseling. De vraag is hoe dat komt. Er zijn 19 soorten zoogdieren die langer leven dan verwacht en, naar hun lichaamsgrootte, dan de mens. 18 daarvan zijn vleermuizen. Daarom moeten ze iets in hun DNA hebben dat hen in staat stelt om te gaan met metabole stress, vooral voor het vliegen. Ze verbruiken drie keer meer energie dan een zoogdier van dezelfde grootte, maar lijken er niet de gevolgen of de effecten van te ondervinden. In mijn lab combineren we state-of-the-art veldbiologie van vleermuizen, door langlevende vleermuizen te vangen, met de meest geavanceerde, moderne moleculaire technologie. We willen beter begrijpen waarom ze stoppen met ouder worden zoals wij dat doen. Hopelijk kan ik binnen vijf jaar daar een TEDTalk over geven. Veroudering is een groot probleem voor de mensheid, en ik geloof dat we door de studie van vleermuizen kunnen ontdekken door welke moleculaire mechanismen zoogdieren buitengewoon lang leven. Als we erachter te komen hoe ze dat doen, kunnen we misschien door gentherapie hetzelfde bereiken. Potentieel betekent dit dat we het ouder worden kunnen stoppen of misschien zelfs omkeren. Stel je eens voor wat dat zou zijn.

We moeten ze dus niet zien als vliegende demonen van de nacht, maar meer als onze superhelden. Vleermuizen kunnen ons zo veel voordeel brengen als we maar op de juiste plek kijken. Ze zijn goed voor ons ecosysteem, ze stellen ons in staat om onze genoomfuncties te begrijpen, en mogelijk bezitten ze het geheim van de eeuwige jeugd. Wanneer je hier vanavond weggaat en je in de nachtelijke hemel dat mooie vliegende zoogdier ziet, glimlach dan even. Dank je. (Applaus)