Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

In slaap zinken

dagelijkse verticale migratie

dagelijkse verticale migratie

Ons slapen en waken en de verticale migratie van zoöplankton in de oceanen hebben eenzelfde mechanisme en oorsprong gemeen. Het gedrag van zoöplankton wordt gekenmerkt door dagelijkse verticale migratie. Hierbij migreert het plankton ’s nachts naar het oppervlak of ondiep water om zich te voeden met fytoplankton of ander zoöplankton.

Men heeft lange tijd verondersteld dat deze migratie samenhing met licht en donker. Maar het blijkt dat ook zoöplankton dat op veel grotere diepten verblijft, waar geen licht doordringt, met hetzelfde ritme op en neer migreert. Men vraagt zich al geruime tijd af hoe dit plankton kan ‘weten’ dat het moet migreren als er geen licht genoeg is om de overgang van dag en nacht te kunnen onderscheiden. Er bestaat de hypothese dat dit op grote diepte levend plankton het migreren van het zoöplankton aan het oppervlak ‘voelt’ of ‘hoort’.

Nu verscheen er recent een artikel in Cell, waarin men aantoonde dat larven van een zeeworm Platynereis dumerilii, een soort zoöplankton, migreren als gevolg van een variatie in melatonine. Het verzwakken van het licht aan het eind van de dag veroorzaakt een toename van melatonine in de zenuwcellen van het brein. Deze toename is een gevolg van een cascade van fototransductie waar net als bij de gewervelden gebruik gemaakt wordt van opsines. De larven bewegen zich voort door kleine haartjes heen en weer te bewegen. Ze bewegen gedurende de dag langzaam omhoog, maar met het toenemen van melatonine gedurende de nacht, wordt dit bewegen langzaam gestaakt en de diertjes zinken weer naar de beneden. De toename van melatonine heeft tot gevolg dat er een gestaag ritme van elektrische ontladingen ontstaat. Dit ritme overstemt de slag van de neuronen die de beweging van de haartjes controleren waardoor de beestjes zinken.

Het blijkt dat deze dieren, net als mensen, onderhevig kunnen zijn aan een jet lag. De cyclus blijft doorgaan zelfs als de diertjes tijdens hun dagritme in het donker geplaatst worden. Zoals uiteengezet in de tweede alinea, zou dit fenomeen heel goed de verklaring kunnen zijn voor het feit dat plankton op grote diepte, waar licht afwezig is, toch dagelijks verticaal migreert. Het plankton op grote diepte betreft waarschijnlijk volwassen exemplaren waarbij op jongere leeftijd de klok is afgesteld.

artemia copy

pekelkreeftje

Tot nu toe werd de rol van melatonine voornamelijk bestudeerd in gewervelden. Dit is een van de eerste onderzoeken die ongewervelden bestuderen voor wat betreft de rol van melatonine in hun gedrag. Er zijn nog meer studies nodig in andere ongwervelden. Het zal vervolgens misschien mogelijk zijn conclusies te trekken. Men stelt al wel hypothesen op over de mogelijkheid dat dit mechanisme van migratie de evolutionaire basis vormt voor ons slaapritme. Ook wij ‘verzinken’ elke nacht in een diepe slaap. Er doet zich dan een analoog fenomeen voor: de thalamus, een soort doorgang van de zintuigen naar het brein, produceert dan een gestaag ritme waardoor haar neuronen bezet zijn. Deze kunnen dan geen signalen doorgeven naar de rest van het brein.

Een ander recent onderzoek bekijkt een mogelijk effect van deze dagelijkse verticale migratie. Studies in grote tanks toonden aan dat het op en neer zwemmen van artemia salina, een pekelkreeftje, behoorlijke stromingen kunnen veroorzaken. Deze studie pleit er voor dat een dergelijk fenomeen als parameter meegenomen zou moeten worden in modellen over het klimaat dat immers bepaald wordt door oceaanstromingen.

Al deze ideeën en gegevens samen doen de gedachten toch weer teruggaan naar het beroemde boekje Gaia van James Lovelock; het klimaat van onze planeet hangt wellicht af van het slaap- en waakritme van haar organismen.

Bekijk ook deze prachtige video over plankton:

Uit:

Cell: Melatonin Signaling Controls Circadian Swimming Behavior in Marine Zooplankton (free access)

New York Times (Carl Zimmer)

Scitable by Nature Education: What Makes Plankton Migrate?

Science News: Can sea monkeys stir the sea?

7 Reacties op “In slaap zinken

  1. nand braam oktober 11, 2014 om 09:37

    @ Marleen

    “Deze studie pleit er voor dat een dergelijk fenomeen als parameter meegenomen zou moeten worden in modellen over het klimaat dat immers bepaald wordt door oceaanstromingen.

    “Al deze ideeën en gegevens samen doen de gedachten toch weer teruggaan naar het beroemde boekje Gaia van James Lovelock; het klimaat van onze planeet hangt wellicht af van het slaap- en waakritme van haar organismen:”

    Hier zou toch de nuancering gemaakt moeten worden “het klimaat dat immers o.a. bepaald wordt door oceaanstromingen. En: “ het klimaat van onze planeet hangt wellicht ook gedeeltelijk af van haar organismen.”

    Over klimaatverandering zie bijvoorbeeld:

    http://korthof.blogspot.nl/2014/05/klimaatverandering-herman-philipse.html

    http://korthof.blogspot.nl/2014/05/klimaatverandering-herman-philipse_12.html

    http://korthof.blogspot.nl/2011/09/hoezo-klimaatverandering-pier-vellinga.html

  2. gert korthof oktober 11, 2014 om 09:56

    Bedankt, leuk blog. leuk evolutionair onderzoek naar de oorzaak van dag nacht ritme.
    weer een stukje terug in de stamboom (tree of life) ….
    en hoe hetzelfde melatonine mechanisme het verschil dag en nachtdieren kan veroorzaken
    (uilen,vleermuizen ten opzichte van de meeste zoogdieren?)
    want die mariene wormen zijn s nachts actief :
    “Many of them spend their nights near the ocean surface, feeding on algae ”
    wij niet.
    er kan kennelijk makkelijk geswithed worden tussen s nachts en overdag actief op basis van hetzelfde melatonine mechanisme met aanvullende schakelaars?

    hier geen epigenetica, plasticiteit, evo-devo, niche construction nodig ter verklaring? puur klassieke populatiegenetica? gen activiteit, natuurlijke selectie,klaar?

  3. gert korthof oktober 11, 2014 om 09:59

    er was nog geen comment toen ik de pagina opende, en mijn comment postte. Nand hartelijk dank voor al die verwijzingen!

  4. Marleen oktober 11, 2014 om 15:26

    Nand,

    Interessante blogberichten, dankjewel.

    Ik zou wel willen wijzen op het feit dat er een onderscheid is tussen klimaatverandering en de factoren die ons klimaat bepalen. In het eerste geval gaat het om een globale opwarming van de Aarde, veroorzaakt door een stijging van CO2 en methaan in de atmosfeer. In het tweede geval gaat het om factoren als oceaanstromingen, die bepalen of wij een land- of een zeeklimaat hebben. Nu heb ik het hier over dit laatste type klimaat. De oceaanstromingen zijn voor zover ik weet voor een heel belangrijk deel bepalend voor het soort klimaat dat zich in een bepaalde regio manifesteert. Deze stromingen worden door verschillende factoren als getijde en wind bepaald, maar kunnen misschien ook door de massale verticale migratie gedurende een etmaal, belangrijke veranderingen ondergaan.

    Verder is het een taalkundig probleem. Of het klimaat gedeeltelijk afhangt van deze organismen maakt niets uit. Als het er gedeeltelijk van afhangt, hangt het er hoe dan ook van af.
    Ik vind het belangrijk dat die zinnen duidelijk en eventueel wat provocerend vermeld worden.

  5. Marleen oktober 11, 2014 om 15:28

    Gert,

    De reactie van Nand kwam wat later door omdat hij drie links plaatste. In dat geval moet ik altijd modereren en dat duurde even.

    Je hebt gelijk Gert, het plankton is ’s nachts actief en voedt zich met fytoplankton en ander (kleiner) plankton. Ik heb begrepen dat melatonine gedurende de nacht ophoopt en dat de tweede helft van de nacht de beestjes motorisch inactief worden en bij de dageraad langzaamaan naar de diepte zakken om, zodra het melatonine niveau weer afneemt reeds de tweede helft van de dag weer omhoog te zwemmen.

    Echter, de onderzoekers bestudeerden de motorische activiteit van de haartjes (cilia) van de larven, en zagen dat deze stilvalt met de toename van melatonine. Zie ook figuur 7 in de oorspronkelijke publicatie. Het zou goed kunnen dat het foerageren daar los van staat en dat deze gewoon plaatsheeft gedurende de ‘slaaptoestand’. Ik heb daar geen duidelijke informatie over. Maar het is zeker dat de auteurs alleen naar de beweeglijkheid van de haartjes keek.

    Je vraag over de verschillende schakelaars kan waarschijnlijk positief beantwoord worden. Bij sommige dieren zorgt een ophoping van melatonine voor activiteit en bij andere voor inactiviteit.
    Wat mij betreft is hier geen sprake van alle extra’s die de EES-ers willen aandragen. Epigenetica is een belangrijk vak geworden, maar vooralsnog is alleen bij planten gebleken dat overerving meer dan 20 generaties kan doorzetten. Ook plasticiteit is terug te voeren op het gen en natuurlijke selectie heeft altijd het laatste woord.

  6. simon korving oktober 11, 2014 om 19:13

    Zoals je weet is mijn biologic scientific snapvermogen zeer beperkt, maar, edoch, mij kunnen ze wakker maken voor een docu over het diepe diepe zee-leven.
    Maar .. de biologische kant laat ik over aan stiefdochter die momenteel onderzoek (vanuit univ Nijmegen en Cambridge) doet naar ‘vogels’ in Nieuw Caledonie

  7. Marleen oktober 11, 2014 om 22:25

    Ha Simon, heb je dan ook de mooie video bekeken? Die is echt schitterend vind ik. Komt ook wat tegemoet aan het snapvermogen😉

    Misschien vindt je stiefdochter het leuk de blogs van Ramirezi te volgen. Hij heeft een dochter die vogels bestudeert en hij blogt daar regelmatig over. Maar wellicht weet je daar alles van. Als je denkt dat zij zich hier voor interesseert stuur haar gerust dit blog door.

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: