Op de ochtend van 29 juli 1997 was Angel Yanagihara, professor biochemie aan de Universiteit van Hawaii, aan het zwemmen voor de kust van Waikiki toen ze een plotselinge, ondraaglijke pijn voelde. “Ik ben aangereden door een auto, heb meerdere botten gebroken en drie kinderen gekregen, allemaal door een natuurlijke bevalling, maar dit was veel erger dan alles wat ik eerder heb meegemaakt,” zei ze onlangs. “Mijn longen vulden zich met vocht en het voelde alsof er gloeiend hete naalden in mijn nek zaten. Het vreemdste was nog dat overweldigende gevoel van naderend onheil.” Yanagihara slaagde erin naar de kust te zwemmen door haar ademhalingen te tellen, en raakte toen bewusteloos. Ze kwam bij in een ambulance op de scène, bedekt met vleeshamer, azijn, en Saran wrap, en later bracht vier dagen thuis in bed. En zo begon een carrière van bestuderen en opnieuw gestoken worden, meerdere keren, door de boosdoener: de dooskwal.
Er zijn zo’n vijftig soorten dooskwallen, die behoren tot de klasse Cubozoa, zo genoemd naar de doosachtige vorm van hun doorschijnende klokhuis, of lichaam. Sponzen zijn ouder, maar de dooskwal is het oudste dier met een complex lichaamsplan; zijn evolutionaire geschiedenis gaat zeshonderd miljoen jaar terug, vóór het ontstaan van wezens met schelpen, klauwen, tanden of botten. Ze heeft zo lang overleefd, deels dankzij een krachtig beveiligingssysteem. Haar tentakels zijn bedekt met kleine stinger capsules; deze kunnen in milliseconden in het vlees van een zwemmer schieten en gif afgeven dat een massale ontstekingsreactie kan veroorzaken, en soms rode bloedcellen kan scheuren. In tegenstelling tot andere kwallen – gelatineachtige en meestal passieve zakken van weefsel – geven dooskwallen blijk van hun intentie. Ze hebben vierentwintig ogen, waaronder de meest geavanceerde ogen van alle kwallen, met netvliezen, hoornvliezen en lenzen, waardoor het organisme specifieke lichtpunten kan zien. Ze hebben geen conventionele hersenen, maar hun zenuwstelsel is in staat tot leren, geheugen en complex gedrag, zoals het vermijden van obstakels en het zwemmen in ongewone patronen om prooien te vangen. Malo kingi en Carukia barnesi, twee dooskwallen die zo genoemd zijn naar mensen die ze gestoken hebben en die elk zo groot zijn als een duimnagel, staan erom bekend dat ze het Irukandji syndroom kunnen veroorzaken, wat kan leiden tot een snelle hartslag, ademhalingsmoeilijkheden, rugpijn, hersenbloedingen en het gevoel, zoals Yanagihara heeft ervaren, dat je op het punt staat te sterven. “
Er is nog geen “Jaws” voor kwallen (of een week lang televisieprogramma’s die aan kwallen zijn gewijd), maar als dat wel zo was, zou Chironex fleckeri, of zeewesp, een van de belangrijkste boosdoeners zijn. Zijn zestig lintvormige tentakels kunnen meer dan anderhalve meter lang worden, en elke tentakel is uitgerust met wat wetenschappers in het Medical Journal of Australia “het meest explosieve envenomatieproces dat de mens momenteel kent” hebben genoemd. Als je door een meter lange tentakel wordt aangeraakt, krijg je vrijwel zeker binnen enkele minuten een hartstilstand. “Op elk moment heeft een Chironex van vier pond genoeg gif om negentig tot honderdtwintig mensen te doden,” zei Bryan Fry, een bioloog van de Universiteit van Queensland die “verwaarloosde” gifstoffen verzamelt.
Deze en andere soorten dooskwallen worden beschouwd als de dodelijkste soorten op aarde, die elk jaar meer mensen doden dan haaien doen. In Australië doodt de dooskwal ongeveer één persoon per jaar; op de Filippijnen is het jaarlijkse cijfer zelfs veertig. Vorige week overleed een Duitse vrouw nadat zij op een Thais strand door een kwal was gestoken, het derde dodelijke slachtoffer in Thailand in veertien maanden. De National Science Foundation heeft opgemerkt dat, als gevolg van slechte registratie, “het aantal sterfgevallen door kwallen ernstig onderschat kan zijn”, een veel voorkomend probleem in gif- en gifgerelateerde statistieken. Nu de rapportage verbetert en oceaanstromingen en biomen veranderen, ontdekken wetenschappers kwallen in steeds grotere aantallen in bijna alle oceanen. Verschillende soorten kwallen zijn opgedoken op plaatsen waar ze de laatste tijd niet veel voorkwamen, zoals Japan, India, Israël en Florida. Afgelopen herfst spoelde een gevaarlijke Tamoya dooskwal aan bij de kust van Jersey. “Als de aantallen langs de oostkust toenemen, kunnen alle kustgemeenschappen te maken krijgen met meer klinisch significante steken”, aldus Yanagihara.
In de weken na haar eigen ontmoeting ontdekte Yanagihara, die geen eerdere ervaring had met kwallen, tot haar verbazing hoe weinig onderzoek er was gepubliceerd over de dooskwal; ze begon snel met het aanvragen van financiering om het te bestuderen. “Ze brachten de strijd naar de verkeerde persoon,” zei ze. Tijdens het schrijven van haar subsidievoorstel, “brak ik alle regels, beledigde alle papers die tot dan toe waren gedaan, miste dit en miste dat, en had niet de juiste technieken gebruikt,” zei ze. “Ik was een beetje verontwaardigd.”
Ze was al snel verbaasd over wat ze leerde. “In het begin dacht ik dat dit een zeshonderd miljoen jaar oud dier was dat waarschijnlijk een zeer primitieve, waterige cocktail van verbindingen had,” zei ze. “Het is compleet het tegenovergestelde van dat.” Wat blijkt, de dooskwal bevat een reeks toxines die representatief zijn voor die gevonden in organismen in de hele natuur, van pathogene bacteriën tot cobra’s.
In een paper uit 2012 identificeerden Yanagihara en haar co-auteur een belangrijke groep toxines, aanwezig in het gif van elke dooskwal-soort, genaamd porins. Ze worden zo genoemd vanwege hun vermogen om kleine poriën in bloedcellen te creëren, waardoor ze kalium in de bloedbaan lekken. “Het werkt als hagel,” zei Yanagihara. Recentelijk is een deel van haar financiering afkomstig van het U.S. Special Operations Command. De Army Special Forces Underwater Operations School is gevestigd in Key West, Florida, waar zich ook een enorme populatie dooskwallen bevindt. Meer dan een dozijn duikers heeft het Irukandji syndroom gehad en één duiker moest als gevolg daarvan uit het programma worden gezet; het was een “carrièrestopper”, aldus Yanagihara.
In tegenstelling tot slangen- of schorpioengif werken Cubozoa-giffen te snel om bruikbaar te zijn voor typische antigiffen. Legerduikers en andere leden van de speciale strijdkrachten gebruiken nu een topische crème, ontwikkeld door Yanagihara en verkocht onder de naam Sting No More, die bepaalde metaalzouten gebruikt om de poreinen te neutraliseren; Diana Nyad gebruikte het in 2013 tijdens haar recordbrekende zwemtocht van Havana naar Key West. (Haar ontmoeting met dooskwallen, tijdens een eerdere zwempoging, in 2011, werd vastgelegd op video.)
Een beter begrip van de biochemie van dooskwallen kan ook wijzen op een betere verdediging tegen fatale infecties zoals miltvuur en de antibiotica-resistente “superbug” MRSA, en op andere therapieën, ook. In de jaren zeventig heeft het gif van de Braziliaanse pijladder een nieuwe klasse geneesmiddelen voortgebracht die bekend staan als ACE-remmers; een van die geneesmiddelen, captopril, gebruikt voor de behandeling van hoge bloeddruk, heeft een miljardenomzet gegenereerd. Een geneesmiddel voor mensen met diabetes type 2, exenatide, dat wordt verkocht onder de merknaam Byetta, is gebaseerd op een hormoon dat wordt aangetroffen in het gif van het Gila-monster. Gif van de Caraïbische zee-anemoon, een verwant van kwallen, is onderzocht als behandeling voor auto-immuunziekten zoals multiple sclerose. Alles bij elkaar heeft de Food and Drug Administration zes geneesmiddelen goedgekeurd die zijn afgeleid van gifpeptiden of -eiwitten, en negen andere middelen worden onderzocht in klinische tests.
Maar het onderzoek naar de complexe biochemische verbindingen die worden aangetroffen in dooskwallen “is in de donkere eeuwen gebleven,” zei Fry. “In een gemiddeld jaar worden er meer artikelen gepubliceerd over slangengif dan ooit over kwallengif.” Financiering van fundamenteel onderzoek is een van de hindernissen. “De mensen die niet door deze dieren gestoken zijn, hebben niet de neiging om er prioriteit aan te geven,” zei Yanagihara. En het is moeilijk om aan voldoende schoon gif te komen: kwallen houden het niet lang vol in gevangenschap, dus onderzoekers moeten vaak de kustwateren van de Indo-Pacific in wervelstormen bedreigen en bevolkt worden door krokodillen om een exemplaar te vinden. Ze zijn ook “bijna onmogelijk te zien,” zei ze, omdat ze bijna perfect transparant zijn.
Fry en een wereldwijd team van onderzoekers hebben geprobeerd om het verzamelen van gif gemakkelijker en goedkoper te maken, met een nieuwe techniek die pure ethanol gebruikt om de kwal aan te zetten om zijn angel af te vuren. Hun aanpak, zei Fry, “zal dit hele onderzoeksveld openbreken.” In een artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Toxins, hebben Fry en zijn collega’s ook reeds bekende gifstoffen geïdentificeerd in het kwallengif dat ze met de nieuwe methode hadden verzameld, evenals enkele onbekende eiwitten en peptiden. Yanagihara, die medeauteur is van het artikel, noemde de nieuwe aanpak een “goed hulpmiddel om te hebben”, maar zei dat ze nog steeds vertrouwt op haar eigen methode om gif te verkrijgen. Die bestaat uit een machine die bekend staat als een Franse pers, die, in tegenstelling tot een koffiezetapparaat, hoge druk gebruikt om eiwitten te winnen door de gifcapsules van een kwal te scheuren. De techniek is bewerkelijker dan Fry’s aanpak, maar is ontworpen om het volledige gifgehalte van kwallengif te verkrijgen. “Het vereist ouderwetse biochemische technieken, en veel van deze jonge mensen” – Yanagihara is zesenvijftig, een decennium ouder dan Fry – “willen de snelste route van A naar B nemen.”
Fry’s keuze voor ethanol om het gif uit te melken is gebaseerd op de surferoverlevering: giet nooit bier over een kwallensteek, want dat kan de gevolgen verergeren. (Menselijke urine is ook een slecht tegengif, ondanks een hardnekkige mythe verspreid door een aflevering van “Friends”) C.S.L., een Australisch farmaceutisch bedrijf, verkoopt “tegengif” tegen kwallen, gemaakt door antilichamen te oogsten uit het bloed van schapen die gedeeltelijk zijn gestoken. Maar Yanagihara’s onderzoek heeft aangetoond dat het tegengif de dood van sommige muizen juist bespoedigt. “Het heeft geen zin om over een antigif te spreken, gezien het feit dat deze giffen in enkele seconden werken,” zei ze.
Yanagihara voorspelt dat dooskwallen moeilijker te vermijden zullen worden. Het verspreidingsgebied van kwallensoorten lijkt zich uit te breiden naarmate de zeeën warmer worden door de klimaatverandering, terwijl overbevissing, vervuiling en verzuring een gevaar vormen voor de gewervelde zeedieren die op kwallen jagen en hun aantal in toom houden. (De zeeschildpad, die kwallen eet en in principe geen last heeft van hun stekels, wordt nu als “kwetsbaar” beschouwd). “Het is als een terugkeer naar een primordiaal tijdperk, waarin zij de koningen van de zee waren, niet de gewervelde dieren,” zei Yanagihara. “Het voelt een beetje als een sciencefictionfilm. Het is alarmerend, maar het trekt wel de aandacht van het publiek.”