Hoe reukzin bij wormen voeding en veroudering linkt
Een microscopisch klein wormpje kiest zijn eten op geur. Dat klinkt triviaal, maar de nieuwe ontdekking achter dit gedrag werpt licht op hoe dieren essentiële voedingsstoffen opsporen.
Caenorhabditis elegans is een vrijwel doorzichtig wormpje van een millimeter lang dat leeft in de bodem en zich voedt met bacteriën. Het is ook een van de populairste modelorganismen in de biologie. Dat is niet toevallig: het heeft maar 302 zenuwcellen, is eenvoudig genetisch te manipuleren en leeft slechts drie weken. Daardoor leren we er snel van. Vrijwel al onze kennis over genetisch gereguleerde veroudering — van insulinesignalering tot caloriebeperking — is mede dankzij C. elegans tot stand gekomen.
Een nieuwe studie in eLife laat zien dat deze worm actief bacteriën opzoekt die verrijkt zijn met leucine, een essentieel aminozuur dat dieren zelf niet kunnen aanmaken. De sleutel tot dat gedrag bleek een specifieke reukreceptor te zijn: SNIF-1. Wanneer bacteriën leucine bevatten, produceren ze specifieke vluchtige stoffen die SNIF-1 detecteert. De worm volgt die geur als een navigatiemiddel naar voedsel dat hem de bouwstoffen geeft die hij nodig heeft om te overleven en te groeien.
Leucine als bijzonder signaal
Leucine is geen willekeurig aminozuur. Het is een van de vertakte-keten aminozuren (BCAA’s) en speelt een centrale rol in de activering van mTOR — een eiwit dat als een soort voedingssensor fungeert en de celgroei en stofwisseling reguleert. mTOR-activiteit is sterk gelinkt aan veroudering: te weinig mTOR verlengt de levensduur in tal van modelorganismen, te veel bevordert cel- en lichaamsgroei maar versnelt veroudering. Dat de worm specifiek op zoek gaat naar leucine via een gespecialiseerde reukreceptor, suggereert dat het detecteren van dit aminozuur biologisch diep verankerd is.
Dat roept een bredere vraag op: gebruiken hogere dieren — inclusief mensen — vergelijkbare systemen om voedingsmiddelen op te zoeken die essentiële aminozuren bevatten? Er zijn aanwijzingen dat geurmoleculen die vrijkomen bij de bereiding van eiwitrijk voedsel instinctief aantrekkelijker worden gevonden wanneer het lichaam tekort komt aan bepaalde aminozuren. Maar een specifieke receptor die daarvoor verantwoordelijk is, is bij mensen nog niet geïdentificeerd.
Wat wormen leren over voedingskeuze
De studie gebruikt de eigen microbiota van C. elegans, wat de ecologische relevantie vergroot. Het gaat om een gedrag dat in de echte wereld functioneel is. Dat maakt de bevinding interessant buiten de wormen biologie: het laat zien dat de koppeling tussen reuk, voedingsdetectie en gedrag evolutionair sterk geconserveerd is. Of het ook aanknopingspunten biedt voor interventies in menselijke eetgewoonten of aan voeding gerelateerde veroudering, is een vraag die meer onderzoek vereist.