Je speeksel zit vol gif

In je speeksel bevindt zich een cocktail van dodelijke giffen. Als die in iemands aderen terechtkomen, kunnen ze bloedeiwitten fijnhakken, de bloeddruk van het slachtoffer doen dalen en het bloed uit het lichaam laten gutsen.

Het lijkt een griezelverhaal, maar je speeksel bevat daadwerkelijk gifstoffen. Alleen zo weinig dat je vijanden opgelucht adem kunnen halen.

Voorlopig althans, want uit nieuw onderzoek blijkt dat die situatie in de toekomst kan veranderen.

Uit een studie van onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology in Japan is gebleken dat de mens de genetische toolkit bezit die nodig is om een krachtig gif te produceren.

De Japanse onderzoekers hebben een enorm netwerk van genen geïdentificeerd die betrokken zijn bij de productie van gif in een Taiwanese adder. Het netwerk is oeroud en zit ook in ons eigen DNA – en dat van veel andere dieren.

De ontdekking verklaart hoe gif meerdere malen in het dierenrijk is ontstaan bij een aantal niet-verwante soorten – en opent een toekomst van potentieel dodelijke giftige mensen.

Gif is 80 keer opgedoken

Gif is een doeltreffend wapen in het dierenrijk, dat slachtoffers meestal overrompelt door zenuwen te verlammen, spieren af te breken of de bloeddikte te manipuleren.

Circa 200.000 diersoorten gebruiken gif, waaronder slangen, hagedissen, kwallen, vissen, slakken, bijen, duizendpoten, mieren, schorpioenen, spinnen en zoogdieren.

Elk dier heeft zijn eigen methode om het gif in het slachtoffer te krijgen. Slangen hebben giftanden, bijen een angel, kegelslakken vuren harpoenen af en het vogelbekdier gebruikt klauwen, terwijl komodovaranen met giftig speeksel aan hun prooi knagen.

De giftige soorten gebruiken verschillende cocktails van gevaarlijke stoffen. Wat de dierengiffen met elkaar gemeen hebben, is dat ze vol zitten met zogeheten peptiden en eiwitten, die bestaan uit ketens van aminozuren en worden aangemaakt volgens instructies in het DNA.

Elke gifstof kan worden herleid tot een specifiek gen, waardoor wetenschappers de giffen en hun ontwikkeling in kaart hebben kunnen brengen.

De genen die de productie van gif regelen, stammen van genen die ooit een heel andere functie hadden. Zo zijn sommige nauw verwant aan genen in het immuunsysteem, terwijl andere hun oorsprong vinden in genen die spijsverteringsenzymen produceren.

Maar al zijn wetenschappers meer te weten gekomen over de functie, ontwikkeling en diversiteit van gifstoffen, genetische analyses wijzen niet uit waarom toxines zeker 80 keer in het dierenrijk zijn ontstaan.

Mensen hebben genen voor gif

Nieuw onderzoek van het Okinawa Institute of Science and Technology heeft de sleutel ontdekt tot de enorme verspreiding van gif onder dieren. De Japanse wetenschappers onderzochten het genoom van de Aziatische adder Protobothrops mucrosquamatus om te achterhalen welke genen betrokken zijn bij de productie van gif.

Het team keek niet alleen naar genen die giftige peptiden en eiwitten produceren, maar ook naar alle genen die actief bijdragen tot de productie, bijvoorbeeld door de hoeveelheid gif te regelen of door eiwitten te helpen vouwen, zodat ze optimaal functioneren.

Zo kwam een enorm netwerk aan het licht van zeker 3000 genen die betrokken zijn bij de productie van giftige stoffen.

Het uitgebreide netwerk is te vinden bij alle reptielen, vogels en zoogdieren – zowel giftige als niet-giftige – en moet dus honderden miljoenen jaren geleden zijn ontstaan bij een verre voorouder.

Dit betekent dat de evolutie weliswaar vrij weinig giftige dieren heeft voortgebracht, maar dat het potentieel aanwezig is in allerlei andere dieren, zoals honden, kippen, muizen, apen – en mensen.

De ontdekking van het gifnetwerk geeft antwoorden op de vraag hoe vele niet-verwante soorten in de loop van de tijd los van elkaar giftige stoffen hebben kunnen ontwikkelen. De fundamenten waren altijd al aanwezig, en in de juiste omstandigheden konden soorten hun netwerk vrij simpel upgraden om gif te produceren.

Lees ook: De grote pieterman is de giftigste vis aan de Noordzeekust

Je speeksel is giftig

De nieuwe studie bevestigt ook dat gifklieren voortkomen uit speekselklieren, wat al lang vermoed werd, maar nu pas is bewezen.

De menselijke speekselklieren gebruiken veel genen die ook een rol spelen in gifklieren, en diverse enzymen in het speeksel lijken op toxische eiwitten.

Veel toxinen zijn afkomstig van serineproteasen, enzymen die eiwitten kunnen ophakken. Het vermogen om eiwitten af te breken is van vitaal belang in alle organismen, en mensen bezitten onder meer een groep serineproteasen die kallikreïnen worden genoemd.

Kallikreïnen komen tot uitdrukking in diverse weefsels – van de huid en de alvleesklier tot het zenuwstelsel en de speekselklieren – en hebben allerlei functies in het lichaam. Ze zijn zeer actief in het speeksel als afbrekers van eiwitten uit voedsel en bestrijders van binnendringende micro-organismen.

Bovendien dragen kallikreïnen bij tot de dagelijkse opruimwerkzaamheden van de cellen.

Het vermogen om eiwitten af te breken kan echter ook op destructieve wijze worden ingezet, en daar komen toxinen in beeld. Veel toxinen van dieren zijn serineproteasen, die geen eiwitten in de voeding of micro-organismen afbreken, maar zodanig gemuteerd zijn dat ze essentiële eiwitten bij andere dieren te lijf gaan – meestal in het bloed of in de zenuwen.

Bij giftige dieren zijn de concentraties van enzymen veel hoger dan bij ons, wat cruciaal is voor het effect van het gif. Zelfs gewone serineproteasen kunnen schadelijke effecten hebben als de concentraties maar hoog genoeg zijn.

Uit experimenten blijkt bijvoorbeeld dat geconcentreerde kallikreïne uit muizenspeeksel – dat normaal niet giftig is – hamsters en ratten kan doden door de bloeddruk drastisch te verlagen.

Daarmee vervaagt het onderscheid tussen giftige en niet-giftige dieren, en mogelijk kunnen ook mensen een giftige beet ontwikkelen. Met een paar veranderingen in de genen die de hoeveelheid kallikreïnen in ons speeksel aanpassen, kunnen we veranderen in giftige moordenaars.

Evolutie heeft de vaart erin

Sommige wetenschappers beweren dat de menselijke evolutie tot stilstand is gekomen, en dat niet de genen het voortbestaan van onze soort bepalen, maar de ontwikkeling van ideeën, technologieën en culturen. Dankzij de technologie en de geneeskunde overleven mensen immers onoverkomelijke uitdagingen en geven ze genen door die de natuurlijke selectie meedogenloos de nek om zou hebben gedraaid.

Maar volgens andere wetenschappers betekent de opkomst van de technologie niet dat onze genetische evolutie stopt. In 2007 ontdekte een Amerikaans onderzoeksteam dat de mens de afgelopen 10.000 jaar circa 100 keer zo snel is geëvolueerd als op enig ander moment in de afgelopen 4 miljoen jaar.

Een toekomst waarin de mens duidelijk anders is dan vandaag, is dus niet onwaarschijnlijk.

De evolutie gaat vooral zo snel doordat landbouw en steden onze levensomstandigheden radicaal hebben veranderd – en dit heeft genetische aanpassingen in gang gezet. Dankzij de landbouw hebben we nu meer genen om zetmeelrijk voedsel te verteren en kunnen we ook als volwassene lactose in melk afbreken.

Een teken dat de evolutie nog steeds voortduurt, is een extra ader in onze onderarm. De ader ontwikkelt zich bij de foetus en voorziet de handen van extra bloed naarmate ze groeien. Vroeger verdween die ader vervolgens, maar tegenwoordig heeft 30 procent van de volwassenen hem nog.

Onderzoekers weten niet zeker waarom de ader steeds vaker blijft, maar denken dat het komt doordat we onze vingers meer gebruiken voor precisiewerk op computertoetsenborden en telefoons.

Het intensieve vingerwerk vereist een grotere bloedtoevoer, en daarom is de ader gunstig.

Sommige onderzoekers voorspellen ook dat we als gevolg daarvan in de toekomst langere vingers zullen krijgen. Met name de wijs- en middelvinger, die de belangrijkste rol spelen bij het spelen van computerspelletjes of het typen op toetsenborden, zullen naar verwachting langer worden, terwijl de ringvinger en de pink waarschijnlijk klein zullen blijven.

Mensen krijgen snavels en veren

Menselijke genen bieden veel ruimte voor ontwikkeling. Naast genen voor gif dragen we ook genen voor eigenschappen die onze voorouders ooit hadden maar zijn kwijtgeraakt. In het foetale stadium bijvoorbeeld ontwikkelt de mens nog kieuwen, net als onze verre voorouders die in het water leefden.

En veel van die eigenschappen kunnen weer opduiken. Zo worden sommige mensen geboren met een staart – een eigenschap die we circa 20 miljoen jaar geleden verloren – of met een vacht.

Nog verrassender is dat we ook de kans hebben om veren en schubben te krijgen. In 2016 toonden Zwitserse onderzoekers aan dat zoogdierenbont, vogelveren en reptielschubben evolutionair zeer nauw verwant zijn. De vorming van de verschillende huidsoorten wordt door dezelfde genetische netwerken aangestuurd.

Onderzoekers kennen niet de precieze details die bepalen of de moleculaire machinerie haar, veren of schubben vormt, maar de nauwe verwantschap betekent dat schubben of veren niet geheel onbereikbaar zijn voor zoogdieren als wij.

En alsof veren nog niet genoeg zijn, kunnen we ook snavels krijgen, stelde de Britse bioloog Gareth Fraser van de universiteit van Sheffield in 2013. We worden alsmaar ouder, maar ons gebit gaat niet steeds langer mee, waardoor veel mensen hun tanden verliezen. Een stevige snavel zou dat probleem kunnen verhelpen.

Levenswijze bepaalt de toekomst

Wetenschappers kunnen slechts gissen hoe we er in de toekomst uitzien, maar de levensomstandigheden zullen dat uiteindelijk bepalen. De omgeving en levensomstandigheden van dieren zorgen voor nieuwe eigenschappen, wat vooral duidelijk wordt in het geval van gif.

Gifstoffen zijn betrekkelijk flexibel en kunnen makkelijk van aard veranderen als de omgeving daarom vraagt. Zo kunnen de samenstelling en de concentraties van het gif worden aangepast aan de omgeving. In een studie over woestijnslangen ontdekten onderzoekers dat het gif van de slangen varieerde naar gelang van het gebied waarin ze leefden, ook al behoorden ze tot dezelfde soort.

Vandaag de dag hebben we in ons leven weinig aan een giftige beet, dus het ligt niet erg voor de hand dat we gif gaan ontwikkelen. Genetisch gezien kunnen we er vrij makkelijk aan komen, maar gif zal een wissel trekken op het lichaam.

Wil het gif echt krachtig zijn, dan moeten we er veel van aanmaken, en dat kost energie. Dieren die geen gif nodig hebben, kunnen het zich niet veroorloven om het te ontwikkelen. Zo denken sommige wetenschappers dat wurgslangen hun gif snel hebben afgeschaft toen ze het niet meer nodig hadden doordat ze hun prooidieren dood konden drukken.

De levensstijl van de mens moet dus ingrijpend veranderen voordat gif relevant voor ons wordt.

Vergif moet ons genezen

Nu onderzoekers hebben ontdekt dat gif voor allerlei soorten binnen bereik is, willen ze proberen giftige muizen te fokken. Zo kunnen ze een idee krijgen wat een dier nodig heeft om gif te ontwikkelen.

Als de onderzoekers erin slagen giftige muizen te fokken, brengt dat ook de kans op giftige mensen dichterbij – al was het maar door genetische manipulatie.

De nieuwe giffen – van muizen, mensen of andere soorten – kunnen voordelen hebben die verder gaan dan het bestrijden van vijanden. Dierlijk gif heeft de laatste decennia in de hele wereld veel aandacht gekregen van wetenschappers wegens het medisch potentieel ervan.

Zo zijn peptiden in het gif van honingbijen veelbelovend gebleken bij de behandeling van allergieën, artritis, acne en borstkanker. En slangengif bevat peptiden die kunnen worden ingezet tegen een hoge bloeddruk en hartaanvallen.

Gezien de moderne levensomstandigheden, waarin hart- en vaatziekten en kanker een veel grotere bedreiging voor de mens vormen dan roofdieren of voedseltekorten, zullen we als soort eerder geneesmiddelen dan gif moeten produceren.

Maar het kan natuurlijk allebei gebeuren, en in dat geval mag je nooit meer zomaar naar iemand spugen.