In de baarmoeder ontwikkelen zich ontwikkelende mensen extra spieren in handen en voeten die later spoorloos verdwijnen, ontdekten wetenschappers.
De tijdelijke weefsels, ontdekten de onderzoekers, kunnen overblijfselen zijn van onze evolutionaire voorouders.
De mysterieuze spieren zijn te vinden bij dieren met ledematen met meer behendige cijfers dan de onze, verklaarde co-auteur Rui Diogo, een evolutionair bioloog en hominide paleobioloog aan de Howard University in Washington, DC. Veel van de spieren duiken op in hagedissen, die fantastisch kronkelend zijn. tenen, terwijl een paar van hen voorkomen in zoogdieren zoals chimpansees, bekend om hun flexibele voeten. Bij mensen versmelten de weefsels echter met andere spieren of krimpen ze tot niets weg voor de geboorte, volgens de kleine studie, gepubliceerd op 1 oktober in het tijdschrift Development.
De auteurs suggereren dat sommige van de voorbijgaande spieren mogelijk meer dan 250 miljoen jaar geleden verdwenen zijn bij onze volwassen voorouders, toen zoogdieren begonnen te evolueren van zoogdierachtige reptielen. Gezien de kleine steekproefomvang van de studie valt echter nog te bezien of deze spieren in alle menselijke embryo's voorkomen en wat dat kan betekenen voor de menselijke evolutionaire geschiedenis.
"Voor mij is het belangrijkste dat we overtollige spieren hebben die slechts van voorbijgaande aard zijn, en dan zijn ze weg", zegt Alain Chédotal, neurowetenschapper en ontwikkelingsbioloog aan de Pierre en Marie Curie-universiteit in Parijs, die niet betrokken was bij het werk. Het onderzoek moet op grotere schaal worden herhaald voordat er "grote conclusies" kunnen worden getrokken, benadrukte Chédotal, maar de voorlopige resultaten stellen interessante vragen over de prenatale ontwikkeling.
De spieren 'waren aanwezig en toen niet, maar tussendoor is er iets dat niet bekend is', zei hij. 'Wat veroorzaakt deze verdwijning van de spieren?'
Kijkend onder de huid
Hoewel Chédotal niet betrokken was bij het huidige onderzoek, voedden de gegevens van zijn laboratorium het onderzoek naar de ontwikkeling van foetale spieren. In 2017 publiceerden Chédotal en zijn collega's een verzameling gedetailleerde 3D-snapshots van menselijke embryo's en foetussen zoals nog niet eerder was gezien. Het team gebruikte een techniek genaamd "hele-mount immunokleuring" om de huid van hun monsters transparant te maken en specifieke soorten cellen in het weefsel te markeren. Met behulp van antilichamen die aan myosine vasthaken, een eiwit dat alleen in spieren voorkomt, legden de onderzoekers verschillende stadia van menselijke spierontwikkeling in hoge resolutie vast.
Als anatoom had Diogo de vaardigheid om ongebruikelijke spieren te zien die op de loer lagen in de beelden van foetale handen en voeten, zei Chédotal. Diogo haalde 13 3D-beelden uit de embryonale beelddatabase, die embryo's en foetussen vertegenwoordigden tussen ongeveer 7 en 13 zwangerschapsweken oud. Zijn team ontdekte dat menselijke foetussen rond week 7 van de zwangerschap handen en voeten hebben die elk ongeveer 30 spieren bevatten, maar het aantal neemt ongeveer zes weken later af tot slechts 20.
Een spier in de hand die bekend staat als "contrahens 5", maakt bijvoorbeeld verbinding met de pinkvinger en trekt het cijfer naar beneden en naar de middellijn van de hand. De spier verschijnt bij volwassen apen en ontwikkelende menselijke embryo's, maar de onderzoekers merkten op dat rond de zwangerschapsweek 10 het weefsel begint af te breken en vóór week 11 volledig uit elkaar valt. In de voeten, spieren die tussen de middenvoetsbeentjes in de voeten liggen en de de tenen vormen zich volledig en breken dan af tegen week 9.
Hoewel sommige spieren al in week 7 leken te degraderen of in andere spieren te smelten, bleven sommige tot ver in week 11 bestaan, 'wat opvallend laat is voor ontwikkelingsatavismen', zei Diogo in een verklaring.
'Dit zijn spieren waarvan we weten dat ze aanwezig waren bij onze voorouders ... en ze zijn er nog steeds', zei Diogo over de voorbijgaande structuren. De spierresten staan bekend als atavismen - anatomische structuren die verloren zijn gegaan in bepaalde organismen maar die tijdens embryonale ontwikkeling of bij volwassenen kunnen verschijnen als variaties of afwijkingen.
Hoewel mensen normaal gesproken een derde van hun atavistische ledemaatspieren vóór de geboorte verliezen, blijft volgens de studie in zeldzame gevallen een spier of twee aanhouden tijdens het snoeien en blijft hangen tot in de volwassenheid, zei Diogo. De aanhoudende spieren blijven vaak onopgemerkt, veroorzaken geen problemen en geven hun eigenaar geen behendige cijfers, maar lijken significant vaker voor te komen bij personen met ontwikkelingsachterstanden, zoals die met het syndroom van Down of het syndroom van Edwards. Het is mogelijk dat mensen meer kans hebben om atavistische spieren te behouden wanneer ze een gearresteerde of vertraagde ontwikkeling in de baarmoeder ervaren, suggereren de auteurs.
De studie biedt de "eerste nauwkeurige atlas" van de ontwikkeling van embryonale ledematen bij mensen, vertelde Delphine Duprez, een ontwikkelingsbioloog aan het Institute of Biology Paris-Seine, WordsSideKick.com in een e-mail. Ze voegde er echter aan toe dat de resultaten nog niet zijn geverifieerd en mogelijk moeilijk te bevestigen zijn, aangezien het "moeilijk blijft om spierontwikkeling in menselijke embryo's te bestuderen in vergelijking met diermodellen".
In de hoop het embryonaal onderzoek te vergemakkelijken, gaan Chédotal en zijn laboratoriumleden door met het opbouwen van hun beeldbank. Nu kunnen ze maximaal acht weefseltypen tegelijk labelen met verschillende antilichamen, wat betekent dat ze kunnen laten zien hoe slagaders, zenuwen en spieren interageren in de vroege menselijke ontwikkeling. Spieren moeten worden aangesloten op zenuwen en goed worden voorzien van bloed om te overleven, dus de gedetailleerde gegevens kunnen wetenschappers zoals Diogo in staat stellen om precies te bepalen wanneer, waarom en hoe spieren in de baarmoeder verdwijnen, zei hij.
De groeiende database, die al beschikbaar is voor openbaar gebruik, zal uiteindelijk worden aangepast zodat deze compatibel is met virtual reality en andere platforms waarmee gebruikers kunnen communiceren met 3D-beelden, voegde Chédotal eraan toe. Hij hoopt dat de database nuttig zal zijn voor iedereen, van veelgeprezen onderzoekers tot medische studenten, die tot nu toe de ontwikkeling van de foetus hebben bestudeerd aan de hand van tientallen jaren oude illustraties in schoolboeken, zei hij.
Diogo is van plan afbeeldingen uit de database te gebruiken om te bestuderen hoe het menselijk hoofd, de bloedvaten en zenuwen zich in de baarmoeder ontwikkelen. Naast het opgraven van nieuwe details van de menselijke evolutionaire geschiedenis, zei Diogo dat hij medische professionals wil helpen precies te voorspellen wat er onder de huid van hun patiënten ligt. Als onderzoekers konden voorspellen welke anatomische variaties bij een bepaalde patiënt aanwezig zouden kunnen zijn, zouden artsen volgens hem beter voorbereid kunnen zijn op een operatie en in het algemeen superieure zorg kunnen verlenen.
