Hoe de onsterfelijke kwal mythische proporties aannam

Kwallen beheersen een hoop bizarre kunstjes. Maar het actief kunnen afwenden van de dood slaat toch wel alles. Ontmoet de kwal die het leven ten tijden van stress gewoon opnieuw begint door alle cellen in zijn lijf terug te sturen in de tijd: de Turritopsis dohrnii.

Turritopsis dohrnii, de onsterfelijke kwal, is een internethit. Je kunt Turritopsis-T-shirts bestellen, mensen tatoeëren Turritopsissen op hun liezen, er is zelfs een dohrnii-dansvoorstelling. Een beetje blog of krant – tot en met The New York Times aan toe – wijdde al wel eens een stuk aan het onwerkelijke beestje. Want: doe ons ook wat van die verjongingskuurgenen! Waar is de biotechindustrie als je haar nodig hebt?

De Italiaanse kwalloloog Ferdinando Boero was een van de auteurs van het vrij legendarische artikel uit The Biological Bulletin, dat in 1996 Turritopsis’ gaven introduceerde aan een toentertijd vrij onverschillig publiek. Dit is Boero’s verhaal over dohrnii’s gestage gang naar roem.

Plotseling, poliepen

‘De ontdekkers van Turritopsis’ onsterfelijkheid zijn een student van mij, Giorgio Bavestrello, en de Duitse student Christian Sommer,’ begint Boero. ‘Ik zei hun: ga kwallen vangen, kwallen kweken, leer hun levenscyclus kennen.’ Aldus geschiedde.

Ergens in het leerproces vergaten de studenten een aantal kleine kwalletjes in een kleine tank. Het waren baby-Turritopsis dohrnii’s, niet veel groter dan een millimeter. Toen de studenten zich die tank – ter grootte van een glas water – herinnerden en deze nog eens bestudeerden, had iets onverklaarbaars zich voltrokken. ‘Op de bodem van de tank groeiden poliepen!’

Plotseling poliepen op de tankbodem. Dat kón helemaal niet. Alleen volwassen kwallen bestoken elkaar met ei- en spermacellen die leiden tot larven, die zich vastzetten op bodems en ontwikkelen tot poliepen. Maar de vergeten kwallen in kwestie waren nog te klein geweest voor seks.

De levenscyclus van de Turritopsis dohrnii. Met de klok mee, van bovenaf: de volwassen kwal (in het medusa-stadium) scheidt ei- en spermacellen af; larven ontstaan; de larven zetten zich vast op de bodem en worden poliepen; door knopvorming ontstaan jonge kwallen aan de poliep; deze ontwikkelen zich tot volwassen kwallen. Turritopsis dohrnii kan ten tijden van stress zijn levenscyclus ook de pas afsnijden en terugtransformeren tot poliep.’ Illustratie: Leon Postma

‘De kwallen leken op eigen houtje teruggetransformeerd te zijn tot poliep. Dat is alsof vlinders hun cocon weer ingaan en eruit komen als rupsen. Alsof kippen terugkruipen in hun ei’, licht Boero toe.

Bavestrello en Sommer bootsten in andere tanks vol Turritopsis dohrnii’s dezelfde karige omstandigheden na als in de vergeten minitank. Kijken wat er zou gebeuren. En steeds weer zagen ze diezelfde omgekeerde ontwikkeling. ‘De kwalletjes werden eerst een klein balletje weefsel, een soort cyste, en daaruit ontstond dan een poliep.’

De kwal plant zich niet anders voort dan andere kwallen. En ook Turritopsis gaat dood als hij niet eet. Meestal wordt zoiets banaals als ouderdom het halve centimeter grote kwalletje gewoon fataal. Maar niet altijd. Op bepaalde kritieke momenten, zoals bij verhongering of verwonding, blijkt de kwal te kiezen voor het leven en terug te gaan naar zijn kindertijd.

Confrontatie in de kwalwereld

Bavestrello en Sommer namen hun opzienbarende verhaal medio 1991 mee naar de tweede internationale hydroïdpoliepenworkshop in Blanes, nabij Barcelona in Spanje. Aldaar betwistte kwallenman Volker Schmid – ‘een stugge Zwitserse Duitser of Duitse Zwitser’ – elk woord. Boero: ‘‘Dat is onbestaanbaar,’ riep hij steeds. ‘Ik voerde herhaaldelijk het experiment uit dat jullie beschrijven en dat proces resulteert niet in poliepen’.’

‘Turritopsis dohrnii kan iets wat zijn Podocoryne carnea doet verbleken’

Enige tijd voor de workshop beschreef Schmid hoe bij kwallen sommige cellen van het ene celtype in een ander celtype kunnen veranderen. Dit heet celtransdifferentiatie. De meeste cellen kunnen dat niet. Als onze embryonale cellen – of stamcellen – eenmaal differentiëren en bijvoorbeeld zenuw-, spier-, of huidcellen worden, dan veranderen ze later in hun bestaan echt niet opeens in bloedcellen.

Cellen van kwallen zijn heel anders dan cellen van poliepen. Schmid had gezien hoe in zijn modelkwal – de Podocoryne carnea – sommige kwalcellen konden transdifferentiëren naar poliepcellen. Maar dit gebeurde nooit op dusdanig grote schaal dat een kwal in z’n totaliteit weer terugveranderde in een poliep. Bavestrello en Sommer zeiden nu dat dat wél kon, in een andere kwalsoort.

‘Zoals elke typische hardcore experimenteel bioloog geloofde Schmid dat zijn modelkwal model stond voor het hele kwalwezen,’ zegt Boero. ‘En dat is niet zo. Turritopsis dohrnii kan iets wat zijn Podocoryne carnea doet verbleken.’

De betere modelkwal

Gelukkig was het congres in een marinelab nabij water. En Boero viste wat rijpe Turritopsis-dohrnii-poliepen uit de Middellandse Zee om het transdifferentiatiewonder mee te demonstreren. Terug in het lab schoten de poliepen hun kwalletjes af. Boero beschadigde de nieuwbakken kwallen met een pincet en zowaar, de kwallen begonnen aan het terug-transdifferentiëren naar de poliepfase.

Deze kwallendans van Silvia Girardi getiteld ‘Performance: ??Humanity book I’, verbeeldt de levenscyclus van Turritopsis dohrnii.

Boero: ‘Schmid keek ernaar met open mond. Hij wilde alleen nog maar met Turritopsis werken.’ Schmid, Boero en wat andere getuigen van het kwalmirakel pakten samen de Turritopsisstudie verder op, waarbij ze niet alleen keken naar lichaamtransformaties – zoals Bavestrello en Sommer – maar juist naar die celtransformaties. Er kwam een artikel.

‘Voor het eerst beschreven wij hoe een volwassen dier kon terugvallen naar een eerdere, larvale levensfase. Ik was enorm opgewonden over het onderzoek en stuurde het naar Nature.’ Nature wees het verhaal af. Stuur maar naar een tijdschrift voor mariene biologie mailden ze. ‘Sindsdien twijfel ik aan het beoordelingsvermogen van Nature-redacteuren.’ Het artikel ging naar The Biological Bulletin.

Introducing… onsterfelijkheid

‘Toen ik de communicatieafdeling van mijn universiteit van dit alles op de hoogte bracht, typte het pershoofd – wijlen Federico Di Trocchio, professor wetenschapsgeschiedenis – hoogst persoonlijk een persbericht. Hij gebruikte daarbij een woord dat wij niet eerder bezigden: onsterfelijkheid.’ Aldus ontstond de onsterfelijke-kwallen-saga. Het was 1996.

‘Twintig jaar later hebben mensen het er nog over.’ Zoek maar eens op ‘immortal jellyfish.’ Hoe onsterfelijk is Turritopsis dan precies? Boero: ‘Vooral de cellijn is onsterfelijk, want één individuele kwal kan wel veranderen in één poliep, maar één individuele poliep verandert niet weer in één kwal maar maakt meerdere kwalletjes door zichzelf te klonen.’

De volgende stap is het bestuderen van de moleculaire processen die de verjonging van Turritopsis in gang zetten. En om eens te kijken: hoe uniek zijn dit soort kwaliteiten eigenlijk, in het rijk der kwallen? Helaas lijkt Turritopsis dohrnii als modeldier niet zo populair. En ook het onsterfelijkheidsonderzoek zelf, is meer in zwang bij muizenmensen.

In de tussentijd is er wél een malle Japanner op de kwal gedoken – inclusief fluwelen kwalmuts en kwalkaraokenummers van eigen hand. ‘Shin Kubota, hij bezocht mijn lab meerdere malen.’ Marinebioloog Kubota onderzoekt hoe vaak één Turritopsiskwal de cyclus kan doorlopen van uitgroeien tot kwal en weer terugschrompelen tot poliep om weer uit te groeien tot een kwal. ‘Kubota denkt dat dit hem onsterfelijk gaat maken. Hij is gek.’

Oordeel zelf.