Sommige fruitvleermuizen eten elke dag tot tweemaal hun lichaamsgewicht aan zoete mango’s, bananen of vijgen om niet alleen te overleven, maar ook te gedijen. In tegenstelling tot mensen kunnen deze vliegende zoogdieren een in wezen permanente zoetekauw zijn en ontwikkelen ze geen enkele van de negatieve gevolgen voor de gezondheid, zoals diabetes. De studie werd op 9 januari gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie ontdekte dat genetische aanpassingen ervoor zorgden dat hun suikerrijke dieet niet schadelijk werd.
[Related: How do bats stay cancer-free? The answer could be lifesaving for humans.]
De studie zou toekomstige implicaties kunnen hebben voor de behandeling van diabetes, die ongeveer 38 miljoen Amerikanen treft, volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Het is de achtste belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten en de belangrijkste oorzaak van nierfalen, amputaties van de onderste ledematen en blindheid bij volwassenen.
“Bij diabetes kan het menselijk lichaam geen insuline produceren of detecteren, wat leidt tot problemen met de controle van de bloedsuikerspiegel”, zegt Nadav Ahituv, co-auteur van de studie en geneticus van de Universiteit van Californië. ‘Maar vleermuizen hebben een genetisch systeem dat de bloedsuikerspiegel feilloos regelt. Wij willen graag van dat systeem leren om betere insuline- of suikertherapieën voor mensen te maken.”
Fruitvleermuizen versus insectenvleermuizen
Elke dag worden fruitvleermuizen wakker na ongeveer 20 uur slaap en smullen ze van fruit voordat ze terugkeren naar hun grotten, bomen of door de mens gemaakte bouwwerken om te schuilen. Om te begrijpen hoe ze zoveel suiker kunnen eten en kunnen gedijen, concentreerde het team in dit onderzoek zich op de manier waarop de alvleesklier en de nieren van vleermuizen evolueerden. De alvleesklier is een buikorgaan dat de bloedsuikerspiegel regelt.
De onderzoekers vergeleken de Jamaicaanse fruitvleermuis met een insectenetende vleermuis, de grote bruine vleermuis. Ze analyseerden genexpressie – welke genen zijn aan- of uitgeschakeld – en het regulerende DNA dat genexpressie controleert. Om dit te doen, heeft het team zowel de genexpressie als het regulerende DNA in individuele cellen gemeten. Deze metingen laten zien welke typen cellen voornamelijk de organen van de vleermuis vormen en hoe deze cellen de expressie reguleren van genen die hun dieet bepalen.
Ze ontdekten dat de samenstelling van de alvleesklier en de nieren van fruitvleermuizen evolueerde om zich aan te passen aan hun suikerdieet. De alvleesklier had meer cellen om insuline te produceren, een essentieel hormoon dat het lichaam vertelt de bloedsuikerspiegel te verlagen. Hij had ook meer cellen die een ander suikerregulerend hormoon aanmaken, glucagon genaamd. De nieren van vleermuizen hadden meer cellen om de schaarse zouten en elektrolyten op te vangen terwijl ze het bloed filterden.
Veranderingen in DNA
Toen ze de genetica hierachter nader bestudeerden, zag het team dat het regulerende DNA in deze cellen was geëvolueerd om de juiste genen voor het fruitmetabolisme aan of uit te zetten. De insectenetende grote bruine vleermuizen hadden meer eiwitafbrekende en wateropslagcellen, en de genexpressie in die cellen was afgestemd op het dieet van de insecten.
[Related: Vampire bats socially distance when they feel sick.]
“De DNA-organisatie rond de insuline- en glucagongenen was heel duidelijk verschillend tussen de twee vleermuissoorten”, zei co-auteur en Menlo College-bioloog Wei Gordon in een verklaring. “Het DNA rond het gen werd ooit als ‘rommel’ beschouwd, maar onze gegevens laten zien dat dit regulerende DNA waarschijnlijk fruitvleermuizen helpt reageren op plotselinge stijgingen of dalingen van de bloedsuikerspiegel.”
Hoewel de biologie van sommige fruitvleermuizen leek op die van mensen met diabetes, is het niet bekend dat vleermuizen dezelfde gezondheidseffecten hebben.
“Zelfs kleine veranderingen in individuele DNA-letters maken dit dieet levensvatbaar voor fruitvleermuizen,” zei Gordon. “We moeten dit suikerrijke metabolisme begrijpen om vooruitgang te boeken bij het helpen van één op de drie Amerikanen met prediabetes.”
Vleermuizen bestuderen voor de menselijke gezondheid
Vleermuizen zijn een van de meest diverse families van zoogdieren, en sommige wetenschappers geloven dat alles, van hun immuunsysteem tot hun zeer gespecialiseerde voeding, voorbeelden zijn van evolutionaire triomf. Deze studie is een recent voorbeeld van hoe het bestuderen van vleermuizen gevolgen kan hebben voor de menselijke gezondheid, waaronder kankeronderzoek en viruspreventie.
Voor dit onderzoek reisden Gordon en Ahituv naar Belize om deel te nemen aan de jaarlijkse Bat-a-Thon, waar ze een inventarisatie maakten van wilde vleermuizen en veldmonsters. Een van de Jamaicaanse vleermuizen die ze in de Bat-a-Thon vingen, werd gebruikt om het suikermetabolisme te bestuderen.
“Voor mij zijn vleermuizen net superhelden, elk met een ongelooflijke superkracht, of het nu gaat om echolocatie, vliegen, bloed zuigen zonder te stollen of fruit eten zonder diabetes te krijgen,” zei Ahituv. “Een baan als deze is nog maar het begin.”