Dubbele biologische klok

Door: Tim van Oijen
Datum: 10 oktober 2013

Agaatpissebed. Bron: Zhang et al. (2013).

Bij een langs de Nederlandse stranden algemeen voorkomende zeepissebeddensoort is aangetoond dat hij twee interne biologische klokken heeft. De een loopt op het ritme van dag en nacht, de ander op die van het getij. Het bestaan van een aparte getijdeklok in zeeorganismen werd lange tijd betwist.

Veel in zee levende organismen hebben een interne klok die ze helpt om hun gedrag zo goed mogelijk op het getij af te stemmen. Sommige dieren gebruiken deze klok bij hun voorplanting. Er zijn bijvoorbeeld krabben die hun eitjes precies op het juiste moment in het water leggen zodat ze worden meegevoerd met de getijstroom naar open water. Bij andere dieren is de interne klok van grote invloed op hun voedselgedrag. Bepaalde borstelwormen die in de wadbodem leven, gebruiken een klok om te zorgen dat ze ruim voor laagwater weer dieper in de bodem zitten zodat ze niet uitdrogen of door vogels worden opgegeten.

Twee jaar geleden was de werking van de synchroon met het getij lopende biologische klok nog een groot raadsel (zie ook WadWeten: Wadbewoners lopen naar de maan). Sommige onderzoekers dachten dat er helemaal geen aparte klok was. Zij dachten dat deze klok moest bestaan uit meerdere uit fase lopende klokken die, net als bij de mens, het circadiaans (dag-nacht) ritme volgen. Een deel van het raadsel is nu opgelost dankzij een onderzoek naar de ritmes in het gedrag van een zeepissebed.

Onafhankelijk

In de studie is het bestaan van een onafhankelijke interne “getijdeklok” aangetoond bij de agaatpissebed (Eurydice pulchra), die in de stranden langs de Atlantische Oceaan leeft (zie WadWeten: Hoe groffer hoe armer). Deze kreeftachtige zoekt bij hoogwater heel actief naar voedsel en is bij laagwater in rust. Veel stofwisselingsprocessen van het dier lopen juist synchroon met de dag-nachtcylus. De wetenschappers wisten in een laboratoriumexperiment genen die betrokken zijn bij de circadiaanse klok uit te schakelen. Toen deze 24-uursklok was uitgeschakeld bleek de zeepissebed zijn natuurlijke wisseling van actieve en inactieve perioden op het ritme van de 12,4 uur van het getij te behouden. Er was dus een aparte klok die het ritme van het getij dicteerde.

De onderstaande figuur geeft de twee afzonderlijke biologische klokken die werkzaam zijn bij de zeepissebed schematisch weer. Van de circadiaanse klok is de werking op moleculair niveau al grotendeels bekend. In het schema zijn de afkortingen namen voor de genen die betrokken zijn bij het aansturen van de circadiaanse klok. Voor de wetenschappers ligt er nu de nieuwe uitdaging om de hokjes met de vraagtekens in te gaan vullen en het functioneren van de getijdeklok op hetzelfde niveau te gaan snappen.

Schematisch overzicht van de twee biologische klokken in de agaatpissebed. Links de circadiane klok, rechts de klok die op het ritme van het getij loopt.Bron: Zhang et al. (2013).