De sociale status van hyena’s schijnt door hun kak

Zoals ze zeggen. Het is dus gemakkelijk om uitwerpselen voor te stellen als een klasse-verenigaar die dieren in verdeeldheid verenigt. Wetenschappelijk gezien is dat niet het geval, tenminste als het om hyena’s gaat. Volgens nieuw onderzoek hebben gevlekte hyena’s met een hoge en een lage sociale status genetische verschillen verworven, die te zien zijn aan hun kwijl. Met andere woorden: biologen kunnen onderscheid maken tussen hooggeplaatste en laaggeplaatste hyena’s door uitwerpselen te analyseren en ‘moleculaire handtekeningen van sociale status’ te vinden, volgens een studie die op 28 maart in het tijdschrift werd gepubliceerd. Communicatie Biologie.

In de hyena-samenleving domineren sommige individuen anderen. De resulterende rangen bepalen hoe de dieren communiceren en voedsel verkrijgen. Hyena’s met een hogere status kunnen als populairder worden beschouwd en hebben vaker en succesvoller sociaal contact. Ze hoeven ook minder te werken om te eten. Uit een nieuwe studie blijkt dat deze sociale normen verstrekkende gevolgen hebben en zelfs het DNA van een dier veranderen.

Wanneer de omgeving de genen beïnvloedt

Deze DNA-veranderingen komen in de vorm van epigenetische veranderingen, of veranderingen in de manier waarop genen tot expressie worden gebracht als reactie op omgevingsomstandigheden. Op 149 epigenetische locaties in darmcellen die uit mestmonsters zijn geëxtraheerd, vertonen hyena’s met een hoge en lage status significante verschillen. Tussen de twee groepen dieren konden consistente variaties in DNA-methylatie worden gedetecteerd – het proces waarbij methylgroepen zich hechten aan gebieden van het genoom in een cel, waardoor bepaalde genen tot zwijgen worden gebracht.

Er zijn veel dingen die de DNA-methylatie beïnvloeden; een groot deel ervan wordt geërfd, maar een deel wordt gedurende het hele leven verworven. Zaken als de beschikbaarheid van voedsel, het activiteitenniveau, stress, concurrentie of blootstelling aan verontreinigende stoffen kunnen veranderingen in de methylering en dus de genexpressie veroorzaken. Wanneer epigenetische veranderingen optreden, kunnen sommige worden doorgegeven aan de volgende generatie.

Bij hyena’s en verschillende andere diersoorten heeft eerder onderzoek gesuggereerd dat sociale status tot epigenetische veranderingen kan leiden. De nieuwe studie bouwt voort op dat eerdere werk, bevestigt het fenomeen in een roedel wilde hyena’s met nieuwe methoden, identificeert genen die worden gemoduleerd door methylering en laat zien dat de veranderingen aanhouden van welpen tot volwassenen. De studie draagt ​​bij aan een groeiend aantal bewijzen dat de sociale omgeving een belangrijke rol speelt in de gezondheid en fysiologie van mens en dier, en een blijvende indruk achterlaat op het DNA.

Het is een ‘goed uitgevoerde studie’ die eerder werk met gevoeligere technieken verbetert, zegt Christopher Faulk, universitair hoofddocent genetica aan de Universiteit van Minnesota, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. Faulk heeft eerder bijgedragen aan DNA-methylatieonderzoek bij gevlekte hyena’s, maar zegt dat de nieuwe studie, dankzij de vooruitgang in de genetische wetenschap en het slimme idee om orgaanweefsel te gebruiken in plaats van bloed of weefsel, een “indrukwekkende technische prestatie” is.

‘Als we ons onderzoek vandaag opnieuw zouden doen, zouden we het precies zo doen. Ik denk dat het [uses] uitstekende methoden”, voegt hij eraan toe.

Moleculaire sporen van sociale orde

Hyena’s leven in door vrouwen gedomineerde roedels, georganiseerd door een strikte sociale hiërarchie. Personen met een hogere status zijn ondergeschikt aan die met een lagere status, en de rang wordt over het algemeen van moeder op dochter doorgegeven. De sociale orde bepaalt zaken als hoe conflicten worden opgelost en hoe ver een individu moet reizen om voedsel te vinden; dieren met een hogere status krijgen voorrang bij dichterbij gelegen voedselbronnen, terwijl hyena’s met een lage status langere afstanden moeten afleggen.

Wetenschappers veronderstellen dat deze verschillen in toegang tot hulpbronnen epigenetische veranderingen veroorzaken, zelfs bij jonge welpen. Moeders met een lage status die reizen voor voedsel besteden minder tijd aan het verzorgen van hun kroost dan moeders die dichter bij het hol blijven, legt senior studieauteur Alexandra Weyrich uit, hoofd epigenetica van wilde dieren aan het Leibniz Instituut voor Dierentuin- en Natuuronderzoek in Berlijn, Duitsland. “Het is een heel vroege afdruk” van sociale status, zegt ze.

De bevindingen van Weyrich en haar co-auteur ondersteunen dat idee. De biologen verzamelden en analyseerden verse vlekmonsters van 42 verschillende hyena’s, 18 hooggeplaatste vrouwtjes en 24 laaggeplaatste vrouwtjes – zowel welpen als volwassenen. Ze haalden DNA uit darmepitheelcellen in stapels ontlasting en identificeerden 149 regio’s met differentiële methylatie tussen de hoge en lage statusgroepen. Veel epigenetisch werk is afhankelijk van meer invasieve methoden, zoals het afnemen van bloed- of weefselmonsters. Door uitwerpselen te gebruiken, konden de onderzoekers stress vermijden of de proefpersonen in gevaar brengen. “We hoefden niet met de dieren te rommelen”, zegt Weyrich. “Dit is nog nooit eerder gedaan [in the wild]…het opent een geweldige weg voorwaarts voor andere onderzoekers die ook aan wilde soorten werken.”

Veel van de genen die de onderzoekers via hun analyse hebben gevonden, houden verband met energieconversie, het immuunsysteem en de communicatie tussen de darmen en de hersenen. Dit geeft aan dat de toegang tot voedsel en andere statusverschillen blijvende gevolgen hebben voor het metabolisme en de gezondheid van hyena’s. Ze ontdekten verder dat verschillen in methylatie bij pups blijven bestaan ​​en zich versterken tot in de volwassenheid, waarbij nieuwe epigenetische veranderingen opduiken in de volwassenheid. In een aanvullende reeks tests die werden uitgevoerd op monsters uit dezelfde roedel, konden de auteurs van het onderzoek met een nauwkeurigheid van 80% identificeren of een hyena hoog of laag in de ranking stond, alleen op basis van methylatiesignaturen. Hoewel overtuigend, is het onderzoek gebaseerd op een kleine steekproefomvang van verwante hyena’s. “Het is een mooi resultaat,” zegt Weyrich, “maar het moet in andere populaties worden getest” om het patroon te bewijzen, voegt ze eraan toe.

Van hyena’s tot mensen

“Wilde hyena’s dienen feitelijk als een fantastisch model voor mensen”, zegt Faulk, vanwege hun genuanceerde sociale dynamiek en gedragscomplexiteit. Hij doet veel epigenetische onderzoeken op laboratoriummuizen, maar zegt dat hyena’s een ander niveau van inzicht bieden. “Ze staan ​​niet onder de kunstmatige manipulatie van het laboratorium of domesticatie.”

Veel onderzoeken bij mensen en knaagdieren tonen aan dat ervaringen in het vroege leven tot epigenetische veranderingen kunnen leiden. Hoewel het geen directe één-op-één-vergelijking is, kan de nieuwe studie ‘geëxtrapoleerd’ worden naar mensen, zegt Weyrich. ‘We moeten een beetje voorzichtig zijn’, voegt ze eraan toe – waarbij ze opmerkt dat er meer onderzoek nodig zal zijn en dat de exacte regio’s van genen die onder epigenetische druk staan, kunnen verschillen, maar de studie suggereert dat sociale rang en toegang tot hulpbronnen een aanzienlijke impact hebben op zoogdieren. genexpressie. Ondanks de specifieke kenmerken van de sociale hiërarchieën van verschillende soorten, kan het, als het bij hyena’s gebeurt, ook bij mensen gebeuren.

“Dit onderzoek naar hyena’s draagt ​​rechtstreeks bij aan ons begrip van hoe de menselijke sociale omgeving onze gezondheid en het risico op ziekten kan beïnvloeden”, zegt Faulk. “Het is een zeer nuttige en belangrijke leerlijn.”