Toen bioloog Luis Zambrano eind jaren ’90 zijn carrière begon, stelde hij zich voor dat hij mijlenver van de bewoonde wereld zou werken, misschien nieuwe soorten ontdekkend in een verborgen hoek van Mexico’s schiereiland Yucatán. In plaats daarvan ging hij in 2003 amfibieën tellen in de vervuilde, troebele grachten van het Xochimilco-district in Mexico-Stad. Het werk had zo zijn voordelen: hij werkte op enkele minuten van zijn huis en bestudeerde de axolotl (Ambystoma mexicanum), een nationaal icoon in Mexico en misschien wel ’s werelds meest herkenbare salamander. Maar in dat eerste jaar kon Zambrano niet wachten tot het voorbij was.

“Laat me je vertellen dat ik het project in het begin haatte,” zegt hij. Ik kon bijvoorbeeld “niets vangen”.

Na verloop van tijd ving hij echter wel een paar axolotls. Wat hij vond verraste hem – en veranderde de loop van zijn carrière. In 1998 schatte het eerste robuuste onderzoek naar axolotls dat er ongeveer 6000 per vierkante kilometer in Xochimilco voorkwamen. Zambrano, die nu professor is aan de Nationale Autonome Universiteit van Mexico (UNAM) in Mexico-Stad, ontdekte in 2000 dat het aantal was gedaald tot ongeveer 1.000 dieren per vierkante kilometer. In 2008 was dat aantal gedaald tot 100; vandaag de dag zijn er, dankzij vervuiling en invasieve roofdieren, minder dan 35 dieren per vierkante kilometer.

De axolotl staat op het punt te verdwijnen in de grachten van Mexico-Stad, zijn enige natuurlijke habitat. Maar hoewel er misschien nog maar een paar honderd exemplaren in het wild leven, zijn er tienduizenden te vinden in aquaria en onderzoekslaboratoria over de hele wereld. In gevangenschap worden ze zo veel gekweekt dat sommige restaurants in Japan ze zelfs gefrituurd serveren.

“De axolotl is een complete paradox voor het behoud van de soort,” zegt Richard Griffiths, een ecoloog aan de Universiteit van Kent in Canterbury (UK), die Zambrano bij het project heeft betrokken. “Het is waarschijnlijk de meest verspreide amfibie ter wereld in dierenwinkels en laboratoria, en toch is hij in het wild bijna uitgestorven.

Dit schept een probleem voor biologen. Dankzij zijn unieke fysiologie en opmerkelijke vermogen om afgehakte ledematen te regenereren, is de axolotl een belangrijk laboratoriummodel geworden voor alles van weefselherstel tot ontwikkeling en kanker. Maar na eeuwen van inteelt zijn populaties in gevangenschap kwetsbaar voor ziekten. En het verlies aan genetische diversiteit bij wilde axolotls – als gevolg van hun afnemende populatie – betekent dat wetenschappers niet alles kunnen leren over de biologie van het dier.

Terwijl laboratoriumwetenschappers doorgaan met het bestuderen van het dier in gevangenschap en zijn grote en complexe genoom, doen Zambrano en een handjevol andere onderzoekers hun best om de wilde versie te behouden. Ze fokken axolotls en laten ze los in controlevijvers en kanalen in en rond Xochimilco om te zien hoe ze het doen, en hopelijk om iets van hun natuurlijke genetische diversiteit te behouden. Het is een moeilijke taak om ze te redden, maar gezien de hardheid van de dieren zou het haalbaar moeten zijn – als de Mexicaanse regering zich maar zou inzetten voor het proces.

“Ik heb gezien dat op andere plaatsen in de wereld dit soort enorme taken mogelijk zijn,” zegt Zambrano. “

Het schepsel dat nooit volwassen werd

Axolotls zijn relatief recent geëvolueerd in vergelijking met andere salamandersoorten in de regio, en ze gedijden langs de oevers van het Texcocomeer in de bergen van Centraal-Mexico. Het zijn neotenische salamanders, dat wil zeggen dat de volwassen dieren kenmerken behouden die alleen bij jonge exemplaren van soortgelijke soorten voorkomen. Andere salamanders veranderen in landdieren, maar axolotls houden vast aan hun gevederde kieuwen en blijven hun hele leven in het water. Het is alsof ze nooit volwassen worden.

In de dertiende eeuw werd het Texcocomeer bewoond door de Mexica (het volk dat de Europeanen Azteken noemden). Zij bouwden een machtig rijk dat werd bestuurd door een eilandstad in het midden van het meer. Naarmate het rijk groeide, groeide ook het land. Na de Spaanse verovering in 1521 breidde het zich nog sneller uit. Van het leefgebied van de axolotl is vandaag alleen nog zo’n 170 kilometer aan kanalen overgebleven die Xochimilco doorkruisen, een wijk in het zuiden van Mexico-Stad.

De soort zou onder koloniale heerschappij volledig zijn verdwenen, ware het niet dat het vreemde onvermogen om volwassen te worden de aandacht trok van Europese wetenschappers, die zich er aan het eind van de negentiende eeuw over verbaasden.

Visiteurs naar Mexico brachten de dieren mee terug en begonnen ze te kweken. Het dier bleek ideaal voor onderzoek: het plant zich gemakkelijk voort in het lab, is een harde overlever en is gemakkelijk te verzorgen. Axolotls hebben grote cellen die het onderzoek naar de ontwikkeling vergemakkelijken. Hun eitjes zijn bijna 30 keer groter dan die van een mens. En in een axolotl-embryo zijn de cellen van de neurale plaat – de voorloper van de hersenen en het ruggenmerg – bijna 600 keer zo groot in volume.

Ook varieert de pigmentatie van axolotlcellen sterk van cel tot cel, in tegenstelling tot die van mensen of andere dieren, waar de celtrekken doorgaans uniform zijn. Dit kan onderzoekers helpen om na te gaan welke weefsels in een embryo welke organen worden. Toch heeft de axolotl een groot genoom, ongeveer tien keer zo groot als een mens, wat het in sommige opzichten moeilijk maakt om te bestuderen.

“Het is geen goed genetisch modelorganisme, maar het regenereert wel, en dat maakt het tot een geweldig biologisch model,” zegt David Gardiner, ontwikkelingsbioloog aan de University of California, Irvine, die al tientallen jaren de regeneratie van de axolotl bestudeert.

In het begin van de twintigste eeuw stonden axolotls centraal bij het begrijpen hoe organen zich ontwikkelen en functioneren bij gewervelde dieren. Ze hebben wetenschappers geholpen de oorzaken te achterhalen van spina bifida bij de mens – een geboorteafwijking waarbij de wervelkolom zich niet goed vormt. En ze speelden een rol bij de ontdekking van schildklierhormonen: in de jaren twintig voerden wetenschappers schildklierweefsel van vee aan axolotls. Als het weefsel hormonen had afgescheiden, zouden de axolotls metamorfoseren, hun kieuwen verliezen en hun larvale huid afwerpen.

In de jaren tachtig hielpen axolotls wetenschappers bij het ontwikkelen van een model dat verklaart hoe cellen in embryo’s verschillende vormen aannemen. Het model van de “celtoestand-splitser” stelt voor dat veel stamcellen in specifieke weefsels in het lichaam veranderen door golven van trekken en strekken als embryo’s. Wetenschappers ontdekten dat ze konden zien hoe de cellen van de axolotl knepen en zich uitstrekten voordat ze weefsels vormden. Meer recent, in 2011, is een extract van axolotl-ocytocyten gebruikt om de vermenigvuldiging van borstkankercellen te stoppen door een tumoronderdrukkend gen in te schakelen.

Maar de meest fascinerende bijdrage van de axolotl aan de wetenschap is misschien wel geleverd op het gebied van de regeneratieve geneeskunde. De dieren kunnen ontbrekende ledematen, staarten, organen, delen van het oog en zelfs delen van de hersenen laten aangroeien. Veel wetenschappers veronderstellen dat dit komt doordat ze, omdat ze neotenisch zijn, een of andere eigenschap uit hun embryonale stadia behouden, hoewel andere salamanders zelfs als volwassen dieren schijnen te kunnen regenereren.

Biologen proberen al tientallen jaren de mechanismen achter hun regeneratieve capaciteiten te achterhalen, zegt Tatiana Sandoval Guzmán, een regeneratie-onderzoeker aan de Technische Universiteit van Dresden, Duitsland. “Hoe doen ze het? Wat is het dat zij hebben dat wij niet hebben? Of misschien juist wel: wat houdt dat bij zoogdieren tegen?”

Sandoval Guzmán is geïnteresseerd in bot- en spierregeneratie en heeft in Dresden een al langer bestaand axolotl-laboratorium overgenomen. Ze is Mexicaans staatsburger en ging niet ver van Xochimilco naar school, maar ze heeft nooit veel over het dier nagedacht en zeker nooit overwogen het te bestuderen, totdat ze naar Duitsland kwam. Nu is ze gefascineerd door het dier en heeft ze aangetoond dat veel van de mechanismen in de axolotl regeneratie – zoals die waarbij spierweefselstamcellen betrokken zijn – niet zo veel verschillen van die in de mens.

Het meeste onderzoek naar regeneratie richt zich op de stomp – of blastema – die zich over de wond van een afgehakte ledemaat vormt. Terwijl zo’n wond bij mensen wordt bedekt met huidweefsel, veranderen axolotls cellen in de buurt in stamcellen en rekruteren andere cellen van verder weg om zich bij de verwonding te verzamelen. Daar beginnen de cellen botten, huid en aderen te vormen, bijna op dezelfde manier als toen het dier zich in het ei ontwikkelde. Elk weefsel draagt zijn eigen stamcellen bij aan de inspanning.

Onderzoekers toonden aan dat een eiwit met de naam transformerende groeifactor-β een sleutelrol speelt bij zowel de regeneratie van axolotl’s als het voorkomen van littekenweefsel in gewonde menselijke embryo’s tijdens het eerste trimester. Volwassen muizen en mensen kunnen de uiteinden van de tenen regenereren, hoewel mensen dit vermogen verliezen naarmate ze ouder worden, wat suggereert dat de regeneratieve vermogens bij zoogdieren opnieuw zouden kunnen worden opgewekt.

“Er zal een dag komen dat wij als mensen kunnen regenereren,” zegt Gardiner. Zijn studies zijn niet gericht op het herbouwen van ledematen, maar op het genezen van verlammingen, het kweken van gezonde organen en zelfs het terugdraaien van veroudering door beschadigde en versleten weefsels te herstellen. “En als ze dat verhaal schrijven, zal het teruggaan naar deze modelorganismen,” zegt hij.

Tegen de tijd dat die dag komt, kan de wilde axolotl echter verdwenen zijn. Dat baart Gardiner en Sandoval Guzmán zorgen, omdat de dieren die zij bestuderen, net als veel proefdieren, sterk inteeltgevoelig zijn. Wetenschappers gebruiken een ‘inteeltcoëfficiënt’ om te meten hoe klein een genenpoel is. Eeneiige tweelingen hebben een coëfficiënt van 100%; volledig onverwante individuen zouden een score dicht bij nul halen. Een score van meer dan 12% wijst op een populatie waarin individuen zich voornamelijk voortplanten met hun volle neven en nichten, en wordt door ecologen en genetici als een ernstig probleem beschouwd. De beroemde inteelt en ongezonde Spaanse Habsburgse koningen van de zeventiende eeuw hadden vaak een coëfficiënt ergens boven de 20%. De gemiddelde axolotl inteeltcoëfficiënt is 35%.

“Deze dieren die we hebben, werken nog prima, ze regenereren prima. Maar ze zijn zo ingeteeld. Het is een bottleneck,” zegt Gardiner. “Populaties zijn erg kwetsbaar voor ziektes als ze inteelt hebben.”

Het hoge niveau van inteelt is deels een gevolg van de bizarre historische weg die axolotls in gevangenschap hebben afgelegd. De meeste laboratoriumspecimens gaan terug op een enkele groep van 34 dieren die in 1863 door een door Frankrijk gefinancierde expeditie uit Xochimilco werden gehaald. In 1935 reisden enkele van de dieren vanuit een Pools laboratorium terug naar Noord-Amerika, waar ze uiteindelijk een fokdierenbestand werden aan de Universiteit van Buffalo, New York. Hier brachten wetenschappers een reeks wilde axolotls in om de genenpool te vermengen en op een gegeven moment werden er zelfs tijgersalamanders (Ambystoma tigrinum) aan toegevoegd. De populatie in Buffalo floreerde en verhuisde uiteindelijk naar de Universiteit van Kentucky in Lexington, die nu het centrum is van de wereldwijde axolotlkweek. Dit betekent dat bijna alle axolotls in laboratoria en aquaria tegenwoordig niet alleen zijn ingeteeld, maar ook deels tijgersalamander zijn.

“Ze zijn zeker in Europa in de knel gekomen en daarna nog eens,” zegt Randal Voss, hoofd van het programma in Kentucky, waar zo’n 2.000 volwassen exemplaren en 3.000-5.000 larven worden gehouden.

Voss zegt dat het axolotl-onderzoek zich tegenwoordig over de hele wereld uitbreidt, dankzij moderne genetica en stamcelonderzoek. In 2015 publiceerden hij en zijn groep een eerste assemblage van het axolotl-genoom, een Hercules-taak gezien de grote omvang, geschat op ongeveer 32 miljard basen. Maar het is onvolledig – de omvang en complexiteit van het genoom bleken te groot voor de rekenkracht die de groep van Voss eraan kon besteden. Wetenschappers in verschillende centra blijven werken aan de voltooiing van het plaatje.

Maar terwijl zij daaraan werken, heeft de kwetsbaarheid van het dier voor ziekten al geleid tot mysterieuze massale sterfgevallen in Voss’ instelling. Wetenschappers vrezen dat een nieuwe besmettelijke ziekte die wereldwijd in laboratoria rondwaart, hen ertoe zou kunnen dwingen de axolotl te laten staan, waardoor het onderzoek jaren vertraging zou kunnen oplopen.

Wat meer is, niemand kan er zeker van zijn dat lab axolotls niet al zo ver van hun wilde soortgenoten zijn afgeweken dat ze belangrijke elementen van de regeneratie zijn kwijtgeraakt. “Teruggaan om de wilde populatie te bestuderen kan je een ander mechanisme of andere genen opleveren,” zegt Sandoval Guzmán. “Het verlies van genetische diversiteit is natuurlijk een verlies voor de wetenschap.”

Double digits

“Ik kan het niet altijd met zekerheid zeggen, maar de axolotls uit Kentucky hebben wel wat verschillen,” zegt Arturo Vergara Iglesias, starend in een bak met axolotls die lui rondkruipen. “Ze hebben veel misvormingen. Ze hebben bijvoorbeeld vaak te veel vingers.”

Vergara Iglesias is bioloog bij het Centrum voor Biologisch en Aquacultuur Onderzoek (CIBAC), een axolotl kweekcentrum in de buurt van Xochimilco dat hoopt een paar wilde lijnen in stand te houden. Als bijverdienste kweekt hij zijn eigen wilde axolotls om te verkopen aan laboratoria en distributeurs van huisdieren. Hij staat boven een salamandertank op een traditionele Xochimilco boerderij, of chinampa, die wordt gebruikt als een educatieve faciliteit voor toeristen. Deze dieren, en de andere die hij verkoopt, zijn gefokt uit een groep van 32 die niet ver van het perceel uit het water zijn gehaald. In Mexico is de axolotl een geliefd huisdier en een bron van nationale trots. Hij is het onderwerp van talloze Mexicaanse memes en souvenirs, en is zelfs de officiële emoji van Mexico-Stad.

Hoeveel axolotls er nog in het wild leven, is moeilijk precies te zeggen. Zambrano schat dat er tijdens zijn laatste onderzoek, in 2014, minder dan 1.000 in totaal waren, en misschien minder dan 500. Maar hij kan niet specifieker zijn – de afgelopen twee jaar heeft hij geen geld kunnen vrijmaken voor vervolgonderzoek. Dat hij geen geld kan krijgen voor een eenvoudige telling voorspelt niet veel goeds voor de pogingen om de soort te behouden.

Zambrano zegt dat om de wilde axolotl te redden, beleidsmakers de twee belangrijkste bedreigingen moeten aanpakken. De eerste is niet-inheemse vis zoals de gewone karper (Cyprinus carpio) en tilapia (Oreochromis niloticus). Ironisch genoeg werden deze in de jaren zeventig en tachtig in Xochimilco geïntroduceerd via programma’s van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties, met als doel meer eiwitten in het plaatselijke dieet te krijgen. Zambrano zegt dat hij de gebieden in kaart heeft gebracht waar nog axolotls voorkomen; hij overweegt een team van plaatselijke vissers te betalen om deze gebieden voortdurend van vis te ontdoen. Hoewel dit niet alle vis zou verwijderen, zou het voor een paar honderdduizend dollar de salamanders een kans geven om zich opnieuw te vestigen. Zijn werk heeft aangetoond dat axolotls het kwetsbaarst zijn voor karpers als ze nog in het eitjesstadium zijn, en voor tilapia als ze nog jong zijn, maar het blijkt dat als ze tot een bepaalde grootte kunnen uitgroeien, ze nog steeds kunnen gedijen.

De tweede bedreiging is lastiger. Telkens wanneer een krachtige storm het verouderde rioleringssysteem van de stad vult, lozen de zuiveringsinstallaties menselijk afval in Xochimilco, ammoniak, zware metalen en talloze andere giftige chemicaliën met zich meevoerend. Amfibieën, die gedeeltelijk ademen via hun zeer doorlaatbare huid, zijn kwetsbaar voor deze regelmatige lozingen van vervuilende stoffen. Het is een bewijs van de veerkracht van het dier dat het überhaupt in het wild leeft.

Het gaat hier om complexe problemen, maar ze zijn niet onoplosbaar. Tot nu toe zijn er echter geen pogingen ondernomen om de wilde axolotl te redden, afgezien van een paar halfslachtige voorlichtingsprogramma’s en wat fotomomenten. In 2013 heeft CIBAC een paar duizend axolotls vrijgelaten voor een gedragsstudie; een aantal van hen overleefde en leek zich het jaar daarop zelfs voort te planten. Dit suggereert dat in het lab gekweekte salamanders in het wild zouden kunnen gedijen als ze in gevangenschap tot een bepaalde grootte worden grootgebracht. Maar biologen waarschuwen dat dit niet betekent dat Mexico ze moet gaan uitzetten in kanalen.

“Het heeft waarschijnlijk niet veel zin om ze in het wild uit te zetten totdat je de bedreigingen kunt neutraliseren,” zegt Griffiths. “

Toen Griffiths in 2000 begon te werken in Xochimilco, was het zijn plan om een kweekprogramma op te zetten om axolotls in het wild uit te zetten. Maar hij en zijn Mexicaanse partners lieten dit idee al snel varen toen ze de toestand van het ecosysteem zagen, dat vervuild was en wemelde van de roofdieren. Het leek zinloos om axolotls de dood in te sturen. Succesvolle herintroducties, zoals die van de poelkikker (Pelophylax lessonae) in Groot-Brittannië of de hellebaardsalamander (Cryptobranchus alleganiensis) in de Verenigde Staten, vereisen een beheer van het ecosysteem als geheel en samenwerking met de gemeenschap.

“Als we tien jaar lang een miljoen dollar per jaar hadden, zouden we Xochimilco kunnen redden. Dat is niets vergeleken met de hoeveelheid geld die in deze stad wordt uitgegeven,” zegt Zambrano.

Op een middag in oktober verzamelen Zambrano en een groep vrijwilligers zich bij de vijvers in de buurt van de UNAM-campus om tien in het laboratorium gekweekte wilde axolotls los te laten in een beschermde vijver. Als de dieren overleven en zich voortplanten, kunnen ze op een dag fungeren als een soort genetische bank voor het organisme. Zambrano heeft hier de afgelopen twee jaar sporadisch dieren uitgezet en gevolgd om hun gedrag en habitatvoorkeuren te begrijpen. Uit zijn werk tot nu toe blijkt dat de salamanders de voorkeur geven aan tamelijk vuile vijvers boven de meest ongerepte – een ander teken dat axolotls nog steeds zouden kunnen gedijen in Xochimilco als andere vormen van druk worden weggenomen. Evenzo kweekt CIBAC wilde dieren in een poging de genetische diversiteit van de axolotl te behouden. Maar als axolotls geen geschikt onderkomen hebben, is hun uitsterven in het wild volgens de meeste onderzoekers misschien onvermijdelijk, wat ze ook doen.

“Ik zou gefrustreerd zijn als ik het op die manier zag,” zegt Zambrano. “Ik zie het met een andere blik – dat ik mijn best doe om te voorkomen dat dat gebeurt.”

Dit artikel is overgenomen met toestemming en werd voor het eerst gepubliceerd op 15 november 2017.