Het leven op aarde kent zo zijn regels en patronen. Zo hebben planten het ongelooflijke vermogen om de energie van de zon te gebruiken, maar ze wandelen niet rond. Dat hoeft ook niet. Maar dieren die de gave van fotosynthese niet hebben, moeten zich wél kunnen verplaatsen. Ze stappen, glijden en kruipen over de aarde, op zoek naar planten waarmee ze zich kunnen voeden.
De regels van het spel zijn dus dat fotosynthese is voorbehouden aan planten, niet aan dieren. Maar een kleine zeeslak piekert er niet over om zich aan die regels te houden.
De slak Elysia chloroticakomt voor in wateren langs de Amerikaanse Oostkust en stelt zich niet tevreden met rondkruipen en het knabbelen op algen. Deze dieren stelen de moleculaire machientjes waarmee algen zonne-energie kunnen oogsten. De slakken nemen de mini-machientjes, chloroplasten genaamd, op in hun huid, waardoor ze smaragdgroen worden.
Uit experimenten is gebleken dat de zeeslak, die op een blaadje van zo’n vijf centimeter lengte lijkt, negen maanden of langer achter elkaar zonder voedsel kan en overleeft door in het zonlicht zijn gestolen plantendelen aan het werk te zetten.
“Het is een uniek en merkwaardig beest dat zeer schuw is en nooit eet,” zegt Patrick Krug, bioloog aan de California State University in Los Angeles. “Oftewel de doorsnee-celebrity uit Los Angeles.”
Hoewel andere zeeslakken chloroplasten kunnen kapen en die gebruiken om wat zonlicht in energie om te zetten, komen ze niet in de buurt van wat Elysia chloroticakan.
Om die reden heeft deze kruising tussen plant en dier de aandacht van wetenschappers getrokken, die hopen dat ze door hun onderzoek naar de slak baanbrekende toepassingen kunnen ontwikkelen, bijvoorbeeld op het gebied van de immunologie en de gentherapie.
Maar de slakken worden steeds zeldzamer en van het kleine aantal experts dat de dieren bestudeert, zijn inmiddels enkelen met pensioen gegaan of overgestapt naar andere onderzoeksgebieden.
Mysterieuze slak
Het onderzoek dat tot nu toe naar de slak is verricht, heeft lang niet alle vragen kunnen beantwoorden maar wel veel fascinerende aanwijzingen opgeleverd, wat erop wijst dat verder onderzoek tot veel bijzondere en bruikbare inzichten zou kunnen leiden.
Niemand weet hoe de slakken hun chloroplasten in leven houden, want normaliter hebben deze plantendelen een brouwsel van speciale proteïnen nodig. In de algen zelf wordt de productie van dat brouwsel door vele duizenden genen aangestuurd, maar de slak lijkt deze genen te missen – hoewel er op dit gebied nog geen eensluidende conclusies zijn.
En waarom richten de chloroplasten geen schade aan in de slak? Bij fotosynthese worden namelijk vrije zuurstofradicalen geproduceerd, in hoeveelheden die de meeste dieren niet zouden overleven.
Er zijn nog talloze andere vragen: waarom worden de chloroplasten niet in de maag van de slak afgebroken? Waarom valt het afweersysteem van de slak deze indringers niet aan? Welke biochemische relatie heeft de slak met de chloroplasten?
Slechts één onderzoeksgroep, onder leiding van Sidney Pierce, een gepensioneerd onderzoeker van de University of South Florida, heeft de slakken de afgelopen jaren kunnen verzamelen, en wel in één enkel zoutmoeras bij Martha’s Vineyard in Massachusetts. Net als anderen die de dieren hebben bestudeerd, maakt Pierce zijn informatie niet openbaar om de extreem zeldzame slak te beschermen.
Karen Pelletreau, een onderzoeker van de University of Maine die vroeger uitgebreid onderzoek naar de slakken heeft gedaan, heeft de weekdiertjes alleen maar bij Martha’s Vineyard en op één plek op Nova Scotia kunnen vinden. Ze heeft ook enkele gebieden in Maine doorzocht waar de zeeslak ooit voorkwamen, maar tevergeefs.
Slakkenprobleempjes
Het is “moeilijk, héél moeilijk” om ze te vinden, zegt Pelletreau’s voormalig mentor en collega Mary Rumpho-Kennedy, die de wezens tientallen jaren heeft onderzocht maar inmiddels met pensioen is. “Als je niet precies weet waar je ze moet zoeken en hoe ze eruitzien, zul je ze niet vinden.”
In zijn onderzoek naar zeeslakken, vooral die in wateren voor de Amerikaanse Westkust, heeft ook Patrick Krug in de buurt van Woods Hole in Massachusetts naar de fotosynthetische slak gezocht, maar zonder succes.
Hij doet nu vooral onderzoek naar een verwant geslacht genaamd Alderia, dat dezelfde algen als E. chloroticaeet en eveneens in zoutmoerassen leeft. Deze gebieden en hun dierlijke bewoners zijn kwetsbaar voor de stijgende zeespiegel, de opwarming van de aarde en projectontwikkelingen langs de kust.
“Dit soort habitats kunnen in de toekomst steeds zeldzamer worden, meer dan mensen beseffen,” zegt Krug. Niemand heeft tot nu de populaties in deze wetlands geteld.
De groene slakjes zijn lastig om in het laboratorium te kweken. Volwassen exemplaren moeten goed verzorgd worden om zich voort te planten en leven doorgaans niet langer dan een jaar. Uit de eitjes kruipen zwemmende slakjes die zich voeden met verschillende soorten algen. Als jonge slakken beginnen ze daarna een langzaam groeiende alg genaamd Vaucheria litoreate eten. Ook deze algensoort is lastig om te kweken en in leven te houden.
“Ze eten het spul sneller dan wij het ooit zouden kunnen kweken,” zegt Pierce, die de slakken al dertig jaar onderzoekt. “Het is alsof je een stel tieners in huis hebt.”
Hoewel twee onderzoeksgroepen – het team van Rumpho en Pelletreau, en dat van Pierce – erin zijn geslaagd meerdere opeenvolgende generaties zeeslakken in het laboratorium te kweken, is deze procedure zó lastig dat het eenvoudiger is om ze in het wild te verzamelen. De slakken produceren ook grote hoeveelheden slijm, wat de analyse van hun DNA en moleculen moeilijk maakt.
In slakkengang
Hoe de slakken de chloroplasten in hun lichaam ook onderhouden, het kan niet anders dan gepaard gaan met een tot nu toe onbekende manier van aanwending van de genen of genproducten van de algen.
Uit onderzoek onder leiding van Pierce komt naar voren dat het genoom van de slak genen bevat die van de algen zijn overgenomen, een ongelooflijke biochemische truc die grote gevolgen zou kunnen hebben voor gentherapie bij andere dieren en mensen. Maar de resultaten van dat onderzoek worden bestreden door Rumpho en zijn collega’s en door enkele Europese experts.
Uit een recent onderzoek onder leiding van Debashi Bhattacharya van de Rutgers University dat in het tijdschrift Molecular Biology and Evolution is verschenen, bleek dat de slakken tijdens de opname van de chloroplasten genen activeren die hun immuunsysteem afzwakken en tegelijk de activiteit van die genen opschroeven die verantwoordelijk zijn voor het uitschakelen van reactieve chemische bestanddelen.
Deze patronen doen denken aan de biochemische wisselwerking die plaatsvindt bij de symbiose tussen koraalpoliepen en hun fotosynthetische algen.
Toekomstig onderzoek naar deze overeenkomsten kan veelbelovend zijn en meer inzicht bieden in deze symbiose. Bhattacharya en anderen hopen dat ze E. chloroticakunnen blijven bestuderen, ook al heeft hij momenteel geen plannen om dat te doen.
“Om dit verder te kunnen onderzoeken, zou iemand een manier moeten vinden om een heleboel van deze zeeslakken te kweken,” zegt hij. “De zeldzaamheid van het dier is hier het probleem.”
Lees ook: 'Een kijkje in de rare wereld van slakkenseks'
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op NationalGeographic.com.
