Nacktmull
Der Nacktmull (Heterocephalus glaber) ist eines der bizarrsten Säugetiere, die der Wissenschaft bekannt sind. Sie besitzen beinahe keine Haare, daher ihr Name, dafür aber stark ausgeprägte und sehr gut zu erkennende Schneidezähne. Die Zähne sind eine Anpassung an sein Leben unter der Erde und sein wichtigstes Werkzeug. Sie dienen sowohl als Grabwerkzeug für den unterirdischen Tunnelbau als auch zum Nahrungstransport durch ihre Kolonien, die im Durchschnitt aus 80 Tieren bestehen. An der Spitze der Nacktmull Kolonien steht gewöhnlich ein einziges Weibchen, die Königin, die mit 1-3 Männchen Junge zeugt und die Kolonie dominiert. Dieses Sozialsystem ist hoch ungewöhnlich für Säugetiere. Es ähnelt allerdings dem System, dass man im Allgemeinen bei Bienen und Termiten beobachten kann und wird als eusozialANCHOR bezeichnet. Anstelle der Pheromone, die Bienen und Termiten einsetztenANCHOR ANCHOR, scheint die Königin der Nacktmulle allerdings physische Mittel der Personalführung (das so genannte Drängel-Verhalten) einzusetzen, um ihre Vormachtstellung aufrecht zu erhalten.
Über ihre Eusozialität hinaus sind Nacktmulle besonders kaltblütig (insofern, dass sie ihre Körpertemperatur nicht regulieren können), langlebig, an eine hohe Konzentration von Kohlendioxid / niedrigen Sauerstoffgehalt der Luft angepasst und sie erkranken nicht an KrebsANCHOR. olche ungewöhnlichen Organismen, die sich an extreme Umweltbedingungen angepasst haben, bezeichnet man als Extremophile. In der Wissenschaft gibt es eine ganze Reihe Beispiele von bahnbrechenden Entdeckungen, die das Studium solcher Organismen möglich gemacht hat, z. B. die Extraktion der Taq-Polymerase aus dem Bakterium Thermus aquaticus, das in Geysiren bei 70°C lebtANCHOR. Dieses Enzym wird heute in Laboratorien weltweit routinemäßig bei Experimenten für die Vervielfältigung von DNA eingesetzt.
Langlebigkeit
Resistenz gegenüber Hypoxie und Hyperkapnie
Resistenz gegen Krebs
Quellen
Langlebigkeit
Die Körpermasse ist normalerweise ein guter Prädiktor für die maximale Lebensdauer einer Spezies, die Nacktmulle bilden allerdings eine Ausnahme dieser Tendenz. Sie sind haben eine ähnliche Größe wie Mäuse und dennoch leben Mäuse selten länger als 3,5 Jahre (wie es ihre Körpermasse voraussagt), während Nacktmulle bis zu 30 Jahre alt werdenANCHOR.
Es ist noch unklar, wie Nacktmulle in der Lage sind, ein so langes und gesundes Leben zu führen. Aber man testet bereits verschiedene Theorien über die Mechanismen des Alterns an ihrem Modell. Eine Theorie besagt zum Beispiel vor, dass der Kontakt mit reaktiven Sauerstoffspezies Schäden verursacht, die zur Alterung führen und dass Organismen, die eine außergewöhnlich lange Zeit leben, entweder geringere Mengen an reaktiven Sauerstoffspezies produzieren und/oder besonders effiziente Antioxidations-Mechanismen haben. Bei Nacktmullen findet man weder besonders niedrige Mengen reaktiver SauerstoffspeziesANCHOR, noch erscheint die Menge der Antioxidantien signifikant erhöht zu seinANCHOR. Dennoch erfahren die Phospholipide (ein Fettmolekül-Typ, der ein Schlüsselbestandteil der Zellmembran ist) bei Nacktmullen, im Vergleich zu kurzlebigeren Nagern, eine geringere Schädigung durch die OxidationANCHOR. Darüber hinaus scheint der Nacktmull der Maus in der Fähigkeit die Qualität und die Stabilität von Proteinen aufrecht zu erhalten überlegen zu seinANCHOR. Außerdem ist der Nacktmull auf bemerkenswerte Weise gegen Krebs resistent (siehe unten). Es ist möglich, dass alle diese Faktoren zur längeren Lebenszeit des Nacktmulls beitragen.
Die außergewöhnlich lange Lebensspanne des Nacktmulls macht diese Spezies daher zu einem besonders passenden Modell für Studien zum Alterungsprozess. Es sind insbesondere die bei älteren Tieren auftretenden physiologischen Veränderungen, die uns helfen könnten die grundlegenden Mechanismen des menschlichen Alterns besser zu verstehen.
Resistenz gegenüber Hypoxie und Hyperkapnie
Unter der Erde lebende Tiere müssen sowohl mit niedrigem Sauerstoffgehalt (Hypoxie) als auch mit erhöhten Kohlenstoffdioxid Mengen (Hyperkapnie) zurechtkommen. Der Nacktmull hat eine Form des Hämoglobins, die eine außergewöhnlich gute Aufnahmefähigkeit von Sauerstoff aufweist und so die Organe des Körpers mit ausreichend Sauerstoff versorgen kannANCHOR.
Das Gehirn des Nacktmulls ist bemerkenswert resistent gegenüber Hypoxie und führt die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen in Perioden niedriger Sauerstoffversorgung viel länger fort als das Gehirn der MausANCHOR. Hypoxie tritt im Allgemeinen während eines Schlaganfalls ein. Deshalb könnte das Studium der Mechanismen, die dem Zurechtkommen des Nacktmulls mit der Hypoxie zu Grunde liegen, zu einem besseren Verständnis beitragen, wie man durch Schlaganfall verursachte Schäden behandeln kann.
Eine mögliche Folge von dem Leben mit Hyperkapnie ist die Übersäuerung des Gewebes. Dies basiert auf der Eigenschaft von Kohlenstoffdioxid beim Kontakt mit Wasser im Körper Kohlensäure zu erzeugen. Während Menschen Säure als schmerzhaft empfinden (stellen Sie sich vor, wie beim Kochen versehentlich Zitronensaft oder Essig an eine Schnittwunde in der Haut gerät) und auch Mäuse kurz ihre Pfote lecken, nachdem sie eine saure Lösung injiziert bekommen, zeigen Nacktmulle keine aversive Reaktion auf saure Lösung. Bei Tests zur Sensibilität auf Hitze und Druck hingegen zeigen Nacktmulle eine mit Mäusen vergleichbare VermeidungsreaktionANCHOR.
Wissenschaftler haben Veränderungen in der Aminosäuresequenz eines Proteins des spannungsgesteuerten Natriumkanals NaV1.7 identifiziert, das eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von elektrischen Signalen in schmerzsensitiven Nerven spielt. Diese Veränderungen im NaV1.7 des Nacktmulls vergrößert die negative elektrische Ladung. Dies führt dazu, dass es die positiv geladenen Wasserstoff-Ionen der Säure stark anzieht, was wiederum die Funktion von NaV1.7 blockiert. Folglich wirkt die Säure wie eine Anästhetikum anstatt wie eine Reizung. Deshalb lecken sich Nacktmulle nicht die Pfoten wenn sie eine kleine Injektion mit Säure bekommenANCHOR.
Die Identifikation des NaV1.7 und seiner eben beschriebenen Rolle war eine wesentliche Entdeckung für das Verständnis der molekularen Mechanismen durch die Säure Schmerz auslöst. Sie könnte weitreichende Folgen für die Entwicklung von Medikamenten nach sich ziehen. Die Fähigkeit von Säure bei Menschen Schmerzen auszulösen ist ernster als nur das Verschütten von Zitronensaft über eine Schnittwunde: die Übersäuerung des Gewebes ist ein Kennzeichen schmerzhafter entzündlicher Erkrankungen wie zum Beispiel rheumatoider Arthritis. Deshalb könnten diese Entdeckungen hilfreich für das Design von Medikamenten sein, die dazu eingesetzt werden können NaV1.7 zu blockieren und so Schmerzen zu lindern.
Es hat sich seit dieser Entdeckung herausgestellt, dass Veränderungen in einem weiteren spannungsgesteuerten Natriumkanal (NaV1.8) für die Resistenz der Grashüpfermaus (Onychomys torridus) gegen das Schmerz auslösende Gift des kleinen Texas Sandskorpions (Centruroides sculpturatus), was es der Maus ermöglicht den Skorpion als Beute zu nutzenANCHOR. NaV1.8 wird spezifisch in schmerzsensorischen Neuronen produziert. Zu verstehen, wie das Skorpion Gift sich an NaV1.8 bindet und den Kanal lahm legt könnte die Entwicklung von NaV1.8 Inhibitoren voran bringen. Diese Studie, in Kombination mit den laufenden Studien zum Nacktmull, zeigt wie viel man von durch das Studium ungewöhnlicher Tiere lernen kann.
Resistenz gegen Krebs
Ein Faktor der, der Langlebigkeit von Nacktmullen wahrscheinlich zu Grunde liegt ist ihre Resistenz gegen Krebs. In einem Versuch, im Brookfield Zoo in Chicago stattfand wurde bei keinem einzigen der 158 Nacktmulle, die über einen Zeitraum von 15 Jahren eines natürlichen Todes starben, Krebs festgestelltANCHOR. Im Gegensatz dazu erkrankt ungefähr einer von drei Menschen im Laufe seines Lebens an Krebs, eine Frequenz, die vermutlich noch steigt, wenn die Menschen älter werdenANCHOR. Aktuelle Ergebnisse legen nahe, dass die Zellen des Nacktmulls einen langkettigen Zucker produzieren, der Hyaluronan genannt wird (früher als Hyaluronsäure bekannt), der scheinbar die Zellen der Nacktmulle resistent gegen Veränderungen macht, die eine normale Zelle zur Krebszelle machenANCHOR. Interessanterweise ist es dasselbe Protein, das vermutlich die Geschmeidigkeit der Nacktmull-Haut erhöht, was sie dabei unterstützt mit dem Leben in einem Tunnelsystem gut zu Recht zu kommen.
Bei so vielen ungewöhnlichen Eigenschaften kann die Wissenschaft viel von den Nacktmullen lernen und die Erkenntnisse können weitreichende positive Auswirkungen für die Behandlung von Krankheiten bei sowohl nicht-menschlichen Tieren als auch Menschen mit sich bringen.
Ewan St John Smith
http://www.phar.cam.ac.uk/research/Smith
Quellen
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Last edited: 6 January 2017 15:36