Halswervels




Giraffe





Alle zoogdieren hebben 7 nekwervels; giraffen, dolfijnen, walvissen, vleermuizen, enz... Waarom heeft de Zuid-Amerikaanse luiaard er 9? (zowel de 2-tenige als de 3-tenige).

***

Om deze vraag te beantwoorden dienen we eerst na te gaan waarom zoogdieren, en enkel zoogdieren, zo vastgepind zijn op dat aantal van exact 7 halswervels.

Het aantal en de vorm van de halswervels staat onder controle van een complexe genetische code, bestaande uit vele, repetitieve elementen (Hox-code). Tijdens de embryonale ontwikkeling kan het embryo deze code aanwenden om te bepalen welke delen meer vooraan liggen dan andere en welke structuren nu precies in de aangegeven regio (ergens tussen kop en staart) moeten aangemaakt worden.

Deze code is oeroud, wat in genetische termen een tweetal belangrijke zaken inhoudt:

• Deze code kan teruggevonden worden in bijna alle diersoorten ter wereld, zelf in de fruitvlieg bestaat ze (onder een eenvoudigere vorm) waar ze eveneens bepalend is voor de organisatie langs de lichaamsas van kop naar achterlijf. Ook vogels gebruiken deze Hox-code, maar tussen de verschillende soorten laat deze wel een grote variatie aan halswervels toe.

• Oeroude genetische codes zijn gedurende de evolutie van de diersoorten relatief onveranderd gebleven (af en toe komt er een reservekopietje en worden ze complexer gemaakt). Echter, hoe verder in de evolutie, hoe meer kans dat die codes niet enkel voor hun originele functie worden aangewend, maar dat ze ook andere taken toegewezen krijgen. Bij dieren met 4 ledematen is de Hox-code bv. ook verantwoordelijk voor de ordentelijke opdeling van de ledematen in hun verschillende segmenten.

Soms gebeurt het dat deze genetische code een fout bevat of dat ze fout wordt afgelezen. Zo worden er kinderen geboren met een halsrib: de laatste, zevende halswervel draagt ribben, waardoor hij eigenlijk per definitie als een rugwervel (borstwervel) aangezien moet worden. Deze kinderen hebben 120 maal meer kans om tijdens hun eerste levensjaren kankers te ontwikkelen. Anderzijds is het zo dat baby's die reeds met kanker geboren worden in veel gevallen eveneens een halsrib vertonen.

Deze kankers bij embryo's en jonge kinderen zouden veroorzaakt worden door de beschadiging van het DNA door vrije zuurstofradicalen, een gevaarlijk nevenproduct van onze stofwisseling, waartegen ons lichaam normaal gezien een hele batterij maatregelen heeft om deze gevaarlijke producten te elimineren.

De hypothese is dat de Hox-code, die specifiek voor 7 halswervels codeert, bij zoogdieren eveneens wordt aangewend om het lichaam van voldoende tegenmaatregelen tegen deze vrije zuurstofradicalen te voorzien.

De luiaard, maar ook de zeekoe, zijn echter gekenmerkt door een zeer laag metabolisme, waardoor bij deze diersoorten de productie van de vrije zuurstofradicalen een veel kleiner probleem vormt. Wijzigingen in de Hox-code, waardoor deze dieren niet alleen een ander aantal halswervels verwerven, maar ook hun weerstand tegen zuurstofradicalen verminderd zien, is bij deze diersoorten geen onoverkomelijk probleem.

Bij alle andere zoogdiersoorten sterven door deze resulterende kankers dieren met een foute Hoxcode zeer vroeg, waardoor ze geen kans gehad hebben om zich voor te planten. Enkel soortgenoten met 7 halswervels overleven, waardoor dit kenmerk zo verankerd is binnen de zoogdieren.

Hoe de situatie bij andere gewervelde dieren zit is niet helemaal bekend. Vissen, amfibieën en reptielen hebben eveneens een laag metabolisme en zijn daarenboven minder gevoelig voor kankers, bij deze diersoorten stelt dit probleem zich dus niet. Vogels zijn daarentegen gekenmerkt door een zeer hoog metabolisme (vliegen kost enorm veel energie), wellicht hebben deze diersoorten andere mogelijkheden om met de gevaren van deze hoge stofwisseling om te gaan.

Prof. dr. Pieter Cornillie
Veterinair Anatoom-Embryoloog