In het netvlies van het oog van roodborstjes, achter op het retina, dat is waar de kegeltjes en staafjes zich bevinden die kleuren en lichtintensiteit waarnemen, blijkt zich een kompas te bevinden. Onderzoekers van de universiteiten van Oxford en Oldenburg vonden daar het eiwit Cryptochroom-4. Onder invloed van krachten in een magneetveld en met behulp van lichtstraling ondergaat deze stof een chemische reactie, zo omschreven de onderzoekers het in Nature.
De resultaten zijn weliswaar behaald bij een magneetveld dat tien keer sterker is dan dat van de aarde, maar uit verder onderzoek bleek het Cryptochroom-4-eiwit, ofwel Cry4 zeer fijngevoelig. Het zal dus niet alleen reageren op magnetische krachten in het lab, maar ook op het magnetisch veld van de aarde.
David Lentink, ingenieur en bioloog aan de Rijksuniversiteit Groningen, doet onderzoek naar de manier waarop vogels magnetische oriëntatie gebruiken en kent de onderzoekers die de wonderbaarlijke eigenschappen van het Cry4 ontdekten.
In Oxford zitten de chemici, in Oldenburg de deskundigen die alles weten van Cry4 in het netvlies, legt hij uit. “Dat gaat over het moleculaire mechanisme dat werkt op basis van kwantumfysica. Ik zit meer op het niveau van de vogel zelf, hoe die vliegt en zijn spieren gebruikt.”
Interessante ontdekking, maar wat kunnen we ermee?
“Die vraag is typisch Nederlands. Nederlanders willen altijd weten: hoe maken we van een kwartje een euro? Dat is heel waardevol, want daarom draait onze economie zo goed. Maar daardoor missen we in Nederland wel vaak de boot. Want misschien kunnen we van een kwartje wel tien of honderd euro maken. Het ontbreekt Nederlanders aan langetermijnvisie. Want als je het magneetveld kunt waarnemen met dit soort eiwitten, boor je een compleet nieuw mechanisme aan waar wellicht talloze onvoorziene toepassingen uit voortkomen.
Bioloog David Lentink : “De biologie is verschrikkelijk complex. Daar wordt nog weinig mechanistisch onderzoek gedaan”. Beeld: Linda Cicero
“Onze huidige economie is gebouwd op de wetten van Newton. Die zijn fundamenteel voor ingenieurs. Vrijwel alle technologie is daarop gebaseerd. En specifiek deze vinding van Cry4 is een nieuwe manier om te kijken naar biologische principes. De biologie is verschrikkelijk complex. Daar wordt nog weinig mechanistisch onderzoek gedaan.”
Mechanisch onderzoek in de biologie. Hoe ziet u dat voor zich?
“Biologen passen nu nog zelden wiskunde toe. Ergens is dat logisch, want er is nog veel te ontdekken zonder wiskunde. Maar ik wijs mijn collega’s altijd op de wetten van Newton, zoals de gravitatiewet. Die hebben we gehaald uit onderzoek naar de bewegingen van planeten en hemellichamen. Uiteindelijk zijn die wetten gebruikt om raketten te ontwerpen, inclusief het voorstuwingsmechanisme. Kortom: Kun je het in wiskunde vatten, dan kun je ineens dingen die je daarvoor nooit kon.
“Daarvoor zijn wel tal van expertises nodig. Juist dit onderzoek naar Cry4 is daarom een mooi voorbeeld. Hierbij werken biologen, chemici, kwantummechanici en tal van andere wetenschappers samen. Zo werken we naar een begrip van de hele complexiteit van de biologie, inclusief de chemie en de natuurkunde die erachter zit.
“Als je straks kunt bewijzen hoe het werkt bij vogels, dan kunnen we dat in wiskundige formules vangen en begrijpen we ook de chemische principes erachter. En dan is de kans dat je het op een andere manier kunt toepassen levensgroot. Misschien kunnen we veel meer dan alleen het magneetveld meten. En dan kun je ook een stap maken naar eventuele toepassingen.”
Nu u toch begint over praktische toepassingen, als we dit specifieke eiwit toch op z’n Hollands al willen gebruiken in bijvoorbeeld nieuwe navigatieapparatuur, moeten we het dan gaan winnen uit roodborstjesogen? Of kunnen we het namaken?
“Nee hoor, er zijn meerdere vogels die over Cry4 beschikken. Bovendien zijn er ook synthetische mogelijkheden. Maar je zou er inderdaad nieuwe sensoren mee kunnen ontwikkelen om er een magneetveld mee waar te nemen. Met één zo’n molecuul krijg je dan waarschijnlijk heel veel ruis, maar in de biologie zie je dat je met veel inferieure moleculen toch wel één goede sensor kunt krijgen.”
Dit artikel stond eerder in TW Magazine
