Roggen en haaien gebruiken een combinatie van twee ionkanalen als extreem gevoelige natuurlijke versterker. Het verklaart waarom deze kraakbeenvissen een prooidier kunnen herkennen aan het oscillerende elektrische veld van de hartspier, schrijft UCSF-onderzoeker David Julius in Nature.

Het betreft een calciumkanaal van het type Ca_v1.3 dat reageert op potentiaalverschillen, en een kaliumkanaal type BK dat weer wordt geactiveerd door calciumionen. Beide types komen ook voor bij zoogdieren, maar daar zijn ze een andere kant op geëvolueerd en detecteren ze de beweging van trilhaartjes in het binnenoor.

Julius won celmateriaal uit de kleine rog (little skate, Leucoraja erinacea) en ontdekte dat de zogeheten ampullen van Lorenzini, die bij kraakbeenvissen dienen als elektrische sensor, negentig maal zo veel Ca_v1.3 bevatten als de rest van het dier. De BK-expressie is kennelijk minder extreem, maar dit eiwit komt in de ampullen wél 35 keer zo vaak voor als andere calciumgeregelde kaliumkanalen.

Door Ca_v1.3 en/of BK te blokkeren met diverse inhibitoren, kon Julius bewijzen dat ze allebei essentieel zijn voor het vermogen van de rog om elektrische velden te ‘voelen’.

Bovendien blijken beide ionkanalen genetisch optimaal ingesteld op deze taak. Het calciumporievormende deel van roggen-Ca_v1.3 komt voor 78% overeen met het analoog bij ratten, maar het opent zich bij een veel lagere (lees: sterker negatieve) potentiaal. En roggen-BK komt voor 87% overeen met dat van muizen en mensen, maar het verschil is voldoende om de stroomgeleiding van de roggenvariant sterk te verminderen, en ook de tijd dat het kanaal gemiddeld open blijft staan.

Het effect van beide aanpassingen lijkt te zijn dat de potentiaal over een celmembraan, waarin beide ionkanalen zitten ingebouwd, onder invloed van een extern elektrisch veld gaat oscilleren. Kennelijk is dát het signaal dat uiteindelijk wordt doorgegeven aan de hersens van de rog. En dat doet toch weer denken aan de trilhaartjes in het oor.

bron: UCSF, Nature