Als wij mensen bloeden, duurt het wel even voor het stopt, afhankelijk van hoe groot de wond is. Een rups pakt het voortvarender aan: binnen een paar seconden stolt zijn bloed al.
Nu moeten we er wel bij vertellen dat insecten eigenlijk geen bloed hebben, maar hemolymfe. Deze vloeistof bevat geen rode bloedcellen, hemoglobine of bloedplaatjes, en in plaats van witte bloedcellen zijn er hemocyten ter bescherming tegen bijvoorbeeld virussen. Eigenlijk bestaat hemolymfe verder voornamelijk uit water en dient het vooral voor het vervoer van voedingsstoffen en de afvoer van afvalstoffen.
De tabakspijlstaart
Net als bloed stolt hemolymfe snel buiten het lichaam, maar hoe het dat doet was lang een raadsel. Tot nu: wetenschappers hebben aangetoond hoe dit werkt bij rupsen van de tabakspijlstaart, een mottensoort. Hun ontdekking biedt ook mogelijkheden voor de ontwikkeling van medicijnen bij mensen, zeggen de onderzoekers.
“We laten zien dat deze rupsen hun wond in een minuut kunnen dichten. Dat doen ze in twee stappen: eerst wordt al binnen een paar seconden hun waterige hemolymfe dik en slijmerig en wat er uitdruipt trekt zich terug in de wond”, legt professor Konstantin Kornev uit van de Clemson University. “Vervolgens klitten de hemocyten samen, beginnend op het oppervlak van de wond, en grijpen deze cellen de laag hemolymfen vast om zo uiteindelijk een korst te vormen die de wond dicht.”
Ingewikkeld onderzoek
Dit is zo allemaal makkelijk uitgelegd, maar het onderzoek was zeker niet eenvoudig, juist omdat de wondheling bij de rupsen zo snel gaat. Een tabakspijlstaart, die zo’n 7,5 tot 10 centimeter groot kan worden, heeft maar een minimale hoeveelheid hemolymfen die al binnen een paar seconden stollen. Je moet er dus snel bij zijn, maar zelfs met nieuwe technieken die speciaal ontwikkeld zijn voor deze studie ging het vaak mis en moesten de onderzoekers het vele keren opnieuw proberen om in beeld te krijgen wat er nu precies gebeurde als ze een piepklein wondje maakte in een rups.
Opmerkelijke transformatie
Uiteindelijk zagen ze dat in de eerste vijf seconden waarin het insectenbloed – de hemolymfe dus – begon te stromen het zich hetzelfde gedroeg als water, maar in de tien seconden erna maakte de vloeistof een opmerkelijke transformatie door. Die viel niet meer direct uiteen, maar vormde een slijmerige sliert. Na 60 tot 90 seconden was het bloeden helemaal gestopt en was er een korstje op de wond gekomen. Na nog verder onderzoek concluderen de onderzoekers dat al binnen een paar seconden de hemolymfe verandert van een waterige vloeistof in slijmerig spul, ook wel een visco-elastische vloeistof genoemd.
“Een goed voorbeeld daarvan is speeksel”, zegt Kornev. “Als je een beetje daarvan uitsmeert tussen je vingers, gedraagt het zich als water: materiaalwetenschappers zouden zeggen dat het puur viscoos is. Maar dankzij hele grote moleculen, mucinen genaamd, vormt speeksel een brug tussen je vingers als je ze uit elkaar beweegt. Daarom is visco-elastisch een betere benaming: viscoos als je het uitsmeert en elastisch als je het uitrekt.”
Andere insectensoorten
De onderzoekers deden nog vervolgonderzoek bij achttien andere insectensoorten. Daaruit bleek dat ook bij andere insecten hemolymfe op dezelfde manier reageert als je het gewoon als druppel op bijvoorbeeld een schaaltje legt. Maar de reactie op het uitrekken ervan verschilde enorm. Bij soorten, zoals rupsen en kakkerlakken, met hemolymfe vol hemocyten (de witte bloedcellen van insecten dus) konden de druppels worden uitgerekt om een brug te vormen, terwijl dat bij hemocyt-arme insecten, zoals motten en vlinders, niet lukte.
“We concluderen dat hemolymfe het bijzondere vermogen heeft om instant zijn materiaaleigenschappen te veranderen. Waar bijvoorbeeld zijdeproducerende insecten en spinnen een speciaal orgaan hebben om vezels te maken, kunnen deze insecten hemolymfefilamenten aanmaken op elke gewenste plek na een verwonding”, vertelt Kornev. Hemocyten spelen een sleutelrol in dit proces, maar waarom rupsen en kakkerlakken er zoveel meer van hebben dan vlinders en motten is nog onduidelijk.
Nieuwe medicijnen
Wel denken de onderzoekers dat dit proces een rol kan spelen bij de productie van medicijnen voor mensen. “Onze ontdekkingen openen de deuren voor snel werkende bloedstollingsmiddelen. We hoeven niet per se het biochemische proces van de rups exact te kopiëren, maar we moeten focussen op het ontwikkelen van medicijnen die bloed kunnen veranderen in een visco-elastisch materiaal dat het bloeden stopt”, besluit Kornev.
