Het venijn in de kop

Vis met giftige hoektanden heeft veel navolgers

Sabeltandslijmvis Petroscirtes breviceps bootst een giftige soort na

Meiacanthus-soorten zijn als enige vissen bewapend met giftige tanden. Roofvissen laten deze venijnige vissen met rust, en een aantal andere vissen bootst het uiterlijk en gedrag van Meiacanthus na om vijanden op een afstand te houden. Een groot onderzoeksteam ontrafelde de evolutie van de giftige vissen.

Een roofvis die in een Meiacanthus-vis een makkelijk hapje denkt te zien, komt bedrogen uit. Het beestje laat zich niet zomaar opeten. Hij zet een paar scherpe tanden in zijn belager die gif injecteren. Die raakt van slag en laat zijn slachtoffer ontsnappen. En hij zal deze vis voortaan niet meer aanraken.
Meiacanthus-vissen zijn de enige vissen met giftanden. Ze behoren tot de groep van de sabeltandslijmvissen (Nemophini) die allemaal een paar grote, holle hoektanden in de onderkaak hebben. Nicholas Casewell laat, samen met een grote groep andere onderzoekers, zien dat de gemeenschappelijke voorouder van de sabeltandslijmvissen die grote hoektanden al had. Maar alleen bij de soorten van het geslacht Meiacanthus hebben ze zich ontwikkeld tot giftanden. Deze soorten hebben gifklieren aan de basis van de vergrote hoektanden en groeven in de tanden waarlangs het gif stroomt als ze het in een vijand inspuiten.

Het gif lijkt geen pijn te veroorzaken, schrijven de onderzoekers, maar het laat de bloeddruk van de roofvijand kelderen. Die wordt daardoor slap, raakt gedesoriënteerd en laat zijn prooi ongedeerd ontsnappen. De bloeddrukverlaging is kennelijk zo’n vervelende ervaring dat hij niet nog eens probeert een Meiacanthus te pakken. De onderzoekers troffen drie verbindingen in het gif aan die nooit eerder bij vissen waren gevonden.
Sommige niet-giftige sabeltandslijmvissen, maar ook sommige vissen van andere groepen, zien er hetzelfde uit als Meiacanthus-soorten en gedragen zich hetzelfde. Zo profiteren ze mee van de angst die roofvissen hebben voor Meiacanthus. Hoewel ze zelf geen verdediging tegen roofvissen hebben, zijn ze door deze na-aperij toch beschermd tegen aanvallen.

Wat doen niet-giftige sabeltandslijmvissen met hun vervaarlijke hoektanden? Voedsel pakken, waarschijnlijk. Dat geldt in elk geval voor alle Plagiotremus-soorten, die stukjes huid, schubben, slijm en vin van grotere vissen afbijten. Als ze op Meiacanthus-soorten lijken, doen hun slachtoffers niet gauw iets terug.
Plagiotremus rhinorhynchos heeft overigens nog een ander trucje. Hij kan ook het uiterlijk nabootsen van de gewone poetslipvis (Labroides dimidiatus) die grotere vissen van hun parasieten afhelpt: een ander voorbeeld van mimicry. Poetsvissen worden door roofvissen met rust gelaten omdat ze van nut zijn, en Plagiotremus rhinorhynchos buit dat handig uit. Veel vissen zijn meesters in vermommen en houden zo hun roofvijanden op de een of andere manier voor de gek.

Willy van Strien

Foto:
Petroscirtes breviceps, niet giftig, maar wel in het bezit van grote hoektanden in de onderkaak. ©Alex Ribeiro
CT-scan van de giftige soort Meiacanthus grammistes. ©Anthony Romilio (University of Queensland, Australië)

Zie ook: veilig dankzij vermomming

Bron:
Casewell, N.R., J.C. Visser, K. Baumann, J. Dobson, H. Han, S. Kuruppu, M. Morgan, A. Romilio, V. Weisbecker, S.A. Ali, J. Debono, I. Koludarov, I.Que, G.C. Bird, G.M. Cooke, A. Nouwens, W.C. Hodgson, S.C. Wagstaff, K.L. Cheney, I. Vetter, L. van der Weerd, M.K. Richardson & B.G. Fry, 2017. The evolution of fangs, venom,and mimicry systems in blenny fishes. Current Biology, 30 maart online. Doi: 10.1016/j.cub.2017.02.067

Twee miljoen soorten op je scherm

Hier is een tweede levensboom om van te smullen

Dwalen door de stamboom van het leven: het kan met de interactieve Lifemap van Damien de Vienne. We hadden al eerder de evolutiestamboom van OneZoom. Wat zijn de verschillen?

Het wordt hoe langer hoe duidelijker hoe de evolutiestamboom eruit ziet. Maar hoe breng je hem in beeld? De meer dan twee miljoen bekende soorten micro-organismen, paddenstoelen, planten en dieren die momenteel op aarde leven passen natuurlijk nooit in één plaatje. Tenzij….. het een digitaal plaatje is van de boom in grote lijnen waarop je kunt inzoomen tot op het niveau van soorten.

Zo’n zoombare boom van het leven bestond al: OneZoom. Nu heeft Damien de Vienne een andere boom gemaakt naar hetzelfde idee: Lifemap. Zijn bezwaar tegen de OneZoom-boom is dat de takken daarvan alleen in tweeën kunnen splitsen, terwijl er vaak meer dan twee groepen tegelijk uit een voorouder ontstaan. Lifemap kan in die gevallen wel drie-, vier- of meersprongen weergeven. Dat zie je al meteen: de stamboom splitst aan de basis op in drie hoofdgroepen: bacteriën (die in OneZoom nog ontbreken), Archaea (of archaebacteriën) en eukaryoten (soorten met cellen die een celkern hebben).
De hoofdgroepen zijn weergegeven in halve cirkels waarbinnen subgroepen weer halve cirkels vormen, en als je daarop inzoomt zie je opnieuw halve cirkels. Tot je bij stippen bent aanbeland die soorten weergeven. Klik je daarop, dan krijg je een plaatje, een korte beschrijving en een link naar Wikipedia, voor zover beschikbaar.
Er zijn drie versies van Lifemap: een publieksversie (met 800.000 soorten) en twee wat uitgebreidere versies voor onderzoekers. Apps voor telefoons en tablets zijn in de maak.

OneZoom of Lifemap? Welke is het mooist? Welke het prettigst om mee te werken?
Moeilijke vraag.

Lifemap ziet er zakelijker uit, OneZoom heeft een speelser uiterlijk dat naar mijn smaak aantrekkelijker is.
Bij beide bomen is het lastig om, al inzoomend, het overzicht te houden en bij beide bomen helpt het als je een beetje thuis bent in de levensboom en de namen van de grote groepen kent. OneZoom geeft meer houvast met foto’s bij groepen en afsplitsingen; bij Lifemap verschijnen die pas als je op een vertakking klikt. Toch vind ik persoonlijk Lifemap iets overzichtelijker.
OneZoom geeft bij elke groep aan wanneer de gemeenschappelijke voorouder geleefd heeft, dus hoe oud die groep is. Lifemap geeft die tijdinformatie niet. En een ander groot pluspunt van OneZoom is, dat er ook Nederlandse namen in staan. Je kunt bijvoorbeeld zoeken naar de ‘kruisbek’ van de foto boven. Voor Lifemap moet je de wetenschappelijke naam (‘Loxia curvirostra’) weten; zoeken lukt soms met een Engelse naam.
Mooi aan Lifemap is dan weer dat je het evolutionaire pad van een soort zichtbaar kan maken.

Zo hebben beide bomen hun sterke kanten. Het is hoe dan ook leuk om er een tijdje in rond te dwalen.

Willy van Strien

Foto: Kruisbek. Andy Reago & Chrissy McClarren (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bekijk Lifemap, maak kennis via een instructiefilmpje en vergelijk het met OneZoom

Zie ook: Boom groeit uit

Bron:
De Vienne, D.M., 2016. Lifemap: exploring the entire tree of life. PLoS Biology 14: e2001624. Doi: 10.1371/journal.pbio.2001624

Eilandhoppers

Zangvogels ontsnapten uit Australië dankzij nieuw land

zangvogels verlieten Australie via Wallacea

Zangvogels hoor je overal. Dat is te danken aan een groep eilanden die 23 miljoen jaar geleden uit zee opdook: Wallacea. Via die eilanden konden de zangvogels, die in Australië waren ontstaan, de rest van de wereld veroveren, laten Robert Moyle en collega’s zien.

De evolutiegeschiedenis van de zangvogels was tot nu toe niet helemaal duidelijk. Bekend was alleen dat die geschiedenis ooit in Australië begon. Op grond van grootschalig onderzoek aan dna en fossielen hebben Robert Moyle en collega’s nu een stamboom opgesteld en de vertakkingen gedateerd.
Zij vonden dat de zangvogels meer dan 30 miljoen jaar geleden ontstonden. Nadat er eerst gestaag nieuwe takken aan hun stamboom waren verschenen, kwam de groei na een tijd opeens in een stroomversnelling. In hoog tempo splitsten de takken zich toen verder op, tot de vijfduizend soorten die er nu zijn.

De onderzoekers zijn vrij zeker van hun stamboom. Maar wat het verhaal vooral mooi maakt, is dat het prachtig klopt met de geologische geschiedenis.

Toen de zangvogels verschenen, lag Australië eenzaam in de oceaan. Afrika en Azië lagen duizenden kilometers verderop en Nieuw-Guinea bestond nog niet. De vroege zangvogels zaten opgesloten, zij het in een groot gebied waar ze konden floreren.
Aan die isolatie kwam een eind toen, 23 miljoen jaar geleden, aardplaten op elkaar botsten en er een groot aantal eilanden omhoog kwam tussen Australië, de Filipijnen en de oude Indonesische eilanden Bali en Borneo. Onder de nieuwe eilanden waren Sulawesi, Flores, Timor en vele kleintjes; het nieuwe eilandgebied heet Wallacea.
Opeens konden de vogels Zuidoost-Azië bereiken via de nieuwe eilanden, En toen ze die oversteek eenmaal hadden gemaakt, zaten ze zo in de rest van Azië, Afrika, Europa, Noord-Amerika en Zuid-Amerika. Overal vonden ze nieuwe leefgebieden en manieren van leven. Vandaar het hoge tempo waarin zich toen nieuwe takken aan de stamboom vormden, op elk continent apart.

Volgens oudere opvattingen waren takken aan de zangvogelstamboom veel ouder en zouden de zangvogels  al veel vroeger Australië hebben verlaten. Maar gezien de geïsoleerde positie is dat scenario helemaal niet mogelijk. Het nieuwe verhaal is wel overtuigend.

Willy van Strien

Foto: Fluiter, een Europese bosvogel. Steve Garvie (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Bron:
Moyle, R.G., C.H. Oliveros, M.J. Andersen, P.A. Hosner, B.W. Benz, J.D. Manthey, S.L. Travers, R.M. Brown & B.C. Faircloth, 2016. Tectonic collision and uplift of Wallacea triggered the global songbird radiation. Nature Communications 7:12709. Doi: 10.1038/ncomms12709

Oud kunstje

Het spinnenweb gaat al heel lang mee

Het wielweb waarmee spinnen prooien vangen is een kunstig bouwwerkje. Toch is het geen moderne uitvinding van de spinnen, schrijven Nicole Garrison en collega’s.

Loop niet in een spinnenweb als je buiten komt: niet leuk voor jou en niet leuk voor de spin. Spinnen (Araneae) zijn roofdieren die op allerlei manieren aan hun prooien komen. Maar de wielwebben met kleefdraden waarin vliegende insecten verstrikt raken, en die nu weer overal hangen, zijn het meest bekend. Het is misschien wel de spectaculairste vangstmethode die spinnen hebben.
Het ligt voor de hand om te denken dat het rechtop hangende wielweb pas laat is ontstaan, als kroon op de evolutie van de spinnen. En er bestaan veel soorten wielwebbouwers, dus de vangstmethode is kennelijk zeer succesvol.

Maar volgens Nicole Garrison en collega’s klopt dat beeld niet. Het wielweb is al zeer oud en er zijn soortenrijke groepen spinnen die het juist goed hebben gedaan nadat ze ervan zijn afgestapt om op een andere manier te gaan jagen.

Spinnen zijn er al zo’n 380 miljoen jaar en er zijn naar schatting meer dan honderdduizend soorten. Tot voor kort zetten biologen alle soorten die een wielweb maken op dezelfde, vrij jonge tak in de evolutiestamboom. Dat klopte met het idee dat het web een moderne ‘uitvinding’ is.
Maar verschillende onderzoekers, waaronder Garrison, tekenden de spinnenstamboom opnieuw, op grond van grootschalige dna-vergelijkingen. Het idee daarachter is dat hoe meer het dna van twee soorten verschilt, hoe verder die van elkaar op de stamboom zitten. Een stamboom op grond van dna-kenmerken is betrouwbaarder dan een stamboom die, zoals vroeger, is opgesteld op grond van uiterlijke kenmerken.

In die nieuwe stamboom zijn de wielwebmakers op verschillende takken terechtgekomen. Ze zijn dus geen naaste familie van elkaar.

Dan zijn er twee mogelijkheden. Het kan zijn dat verschillende groepen spinnen het wielweb onafhankelijk van elkaar hebben uitgevonden. Of het kan zijn dat het wielweb is ontstaan bij de gemeenschappelijke voorouder van spinnen die zo’n web maken. In dat geval ligt de oorsprong van dat wielweb vroeger dan tot nu toe aangenomen was. Het zou dan al zo’n 213 miljoen jaar bestaan.

De laatste mogelijkheid is de juiste. Er zijn niet lang geleden fossielen ontdekt van wielwebspinnen die inderdaad zo oud zijn.

De eerste wielwebbouwer, zo is het verhaal nu, werd de voorouder van verschillende spinnengroepen. Sommige van die groepen maken geen wielweb meer, zoals de hangmatspinnen, springspinnen en wolfspinnen. Zij zijn overgestapt op alternatieve vangstmethoden. Ze hebben een ander type web (zoals een liggende hangmat) of rennen achter dieren aan die over de bodem lopen.
En deze groepen spinnen werden succesvoller dan de wielwebspinnen: er ontstonden in hoog tempo veel verschillende soorten. Kennelijk wierpen de nieuwe manieren om aan de kost te komen meer vruchten af.
Dat kan ook wel kloppen. Deze groepen spinnen kwamen ruwweg 100 miljoen jaar geleden op, in een tijd dat er ook steeds meer mieren en kevers verschenen. Die vliegen nauwelijks en komen dus niet in een wielweb terecht. De spinnen die op de grond gingen jagen konden hen wel vangen. Zij grepen de nieuwe kansen aan.

Willy van Strien
Dit is een bewerking van een stuk dat ik voor Bionieuws schreef

Foto: Jon Sullivan (Wikimedia Commons, Public Domain)

Bronnen:
Garrison, N.L., J. Rodriguez, I. Agnarsson , J.A Coddington, C.E. Griswold, C.A. Hamilton, M. Hedin, K.M. Kocot, J.M. Ledford and J.E. Bond, 2016. Spider phylogenomics: untangling the spider Tree of Life. PeerJ 4:e1719. Doi: 10.7717/peerj.1719
Bond, J.E., N.L. Garrison, C.A. Hamilton, R.L. Godwin, M. Hedin & I. Agnarsson, 2014. Phylogenomics resolves a spider backbone phylogeny and rejects a prevailing paradigm for orb web evolution. Current Biology 24: 1765-1771. Doi: 10.1016/j.cub.2014.06.034
Fernández, R., G. Hormiga & G. Giribet, 2014. Phylogenomic analysis of spiders reveals nonmonophyly of orb weavers. Current Biology 24: 1771-1777. Doi: 10.1016/j.cub.2014.06.035

Geen landrot

Vis op de kant moet altijd nattigheid voelen

Naakte slijmvis Alticus monochrus is langdurig op het land

Er zijn nogal wat soorten vissen die regelmatig op het land komen, melden Terry Ord en Georgina Cooke. Dat is kennelijk te doen. Maar de overgang naar een echt landleven kunnen ze niet maken, want als ze uitdrogen krijgen ze ademhalingsproblemen. Het blijven vissen.

Als een vis in het water, als een vis op het droge: die uitdrukkingen zijn duidelijk. In het water zijn vissen in hun element, op het land gaan de meeste snel dood.
Maar er zijn vissen die minuten, uren of dagen op het droge doorbrengen, zoals de paling die over vochtig land kan trekken. Dat is niet eens zo uitzonderlijk, schrijven Terry Ord en Georgina Cooke. In een literatuuronderzoek scoorden ze 130 vissoorten met zulk ‘amfibisch’ gedrag. Ze behoren tot 33 verschillende families die vaak geen directe voorouder delen, oftewel: veel vissoorten moeten de gewoonte om het water te verlaten los van elkaar ontwikkeld hebben. Er zijn soorten die zelfs bijna uitsluitend buiten het water leven: slijkspringers (familie Gobiidae) en sommige naakte slijmvissen (Blenniidae), slijmvissen (Labrisomidae) en kieuwspleetalen (Synbranchidae).
Dat is verrassend omdat het leven op het land andere manieren van ademhalen en voortbewegen vereist dan het leven in het water. Kennelijk is het voor vissen niet onmogelijk om aan die eisen te voldoen.
Maar praktisch altijd blijft het daar vervolgens bij: vissen buiten het water zijn vissen op het droge. Het worden geen landrotten.

Op één enkele keer na.
Een vis die zo’n 350 miljoen jaar geleden uit het water kwam kreeg nakomelingen die grondig veranderden. Ze ontwikkelden zich tot amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren. Die vis werd dus de voorouder van de ‘vierpotigen’. Zijn vertrek uit het water is een bijzondere gebeurtenis in de geschiedenis van het leven.

Waarom was de stap van water naar land, die vaak gezet is, slechts één keer de aanzet tot grote veranderingen? Waarom blijven vissen verder altijd vissen?
Normaal gesproken moeten vissen die op het land komen in de buurt van water blijven omdat ze niet mogen uitdrogen, denken Ord en Cooke. Ze halen adem met hun kieuwen en, in mindere mate, door hun huid. Dat lukt boven water ook wel, maar alleen als het kieuwoppervlak en de huid vochtig zijn. Anders is het onmogelijk om zuurstof op te nemen en koolzuur af te staan, en dan stikken ze. Een toekomst als echte landbewoner zit er daarom niet in.
De voorouder van amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren was een uitzondering. Hij was familie van de voorouder van de huidige longvissen. Die hebben, naast kieuwen, ook een of twee primitieve longen om adem te halen – en de succesvolle landvis had die wellicht ook, zodat hij wel tegen droogte kon.

De amfibische vissoorten van nu zullen vissen blijven. Veel van hen leven in getijdengebieden, waar hoog en laag water elkaar afwisselen en de nattigheid nooit ver weg is.

Willy van Strien

Foto: naakte slijmvis Alticus monochrus. Jerry Oldenettel (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA)

Filmpje: naakte slijmvissen in actie

Zie ook: vissig verleden

Bron:
Ord, T.J. & G.M. Cooke, 2016. Repeated evolution of amphibious behavior in fish and its implications for the colonization of novel environments. Evolution, 24 juni online. Doi: 10.1111/evo.12971

Boom groeit uit

De biodiversiteit past op je beeldscherm

Ook vissen zijn nu opgenomen in OneZoom

Verrassing! De interactieve stamboom OneZoom heeft een grote uitbreiding ondergaan. Sinds vorige week staan alle groepen planten, dieren en schimmels erin, net als veel eencellige organismen.

We hadden al een tijd niets meer gehoord van OneZoom, de interactieve evolutiestamboom vol takken en blaadjes waarop je kunt inzoomen waar je wilt, zoals bij Google Earth.
Het project was in oktober 2012 van start gegaan; toen verscheen een aantrekkelijk ogende stamboom van alle zoogdieren online. Al snel kwamen de vogels en amfibieën erbij en een half jaar later de reptielen. Daarmee waren de viervoetige dieren compleet. De belofte was dat vissen en planten zouden volgen. En toen bleef het jaren stil.

Maar nu is de boom opeens aanzienlijk uitgebreid. Alle groepen van soorten die cellen met een celkern hebben (eukaryoten) staan erin: gewervelde dieren, ongewervelde dieren, eencellige dieren, algen, planten en schimmels. Daarnaast hebben de archaebacteriën (Archaea) hun plaats op de stamboom gekregen. En dat past allemaal op je beeldscherm. Alleen de echte bacteriën ontbreken nog.

De tak van de eukaryoten begint met een foto van een lieveheersbeestje. Zoomen we daar in, dan komen steeds nieuwe zijtakken in beeld. De eerste zijtak mondt uit in planten, een paar afslagen verder verschijnen de paddenstoelen en direct daarna de dieren. Zo staan de paddenstoelen dichter bij de dieren dan bij de planten. Bij de dieren splitsen de sponzen, de ribkwallen en de neteldieren (kwallen, zee-anemonen) af voordat we uiteindelijk de tweezijdig symmetrische dieren zien opdoemen, waaronder dat lieveheersbeestje van het begin.
Om bij de gewervelde dieren te komen, moet je dan nog een heel eind verder inzoomen. Het is even zoeken als je de Engelse of Latijnse groepsnamen niet kent, maar dankzij fotootjes op vertakkingspunten lukt het. Uiteindelijk blijken de vierpotige dieren van de oudere versie van de stamboom nu maar een heel bescheiden takje te bezetten, ergens midden tussen de vissen. Eigenlijk zijn al die vierpotige dieren vissen, vissen op het droge.

In deze hoek, bij de gewervelde dieren, staat de boom goed in het blad. De blaadjes vertegenwoordigen afzonderlijke soorten, die meestal met een foto zijn afgebeeld. Bij andere soortgroepen, bijvoorbeeld planten, weekdieren of insecten, is de boom niet zover ontwikkeld. De takken eindigen daar in knoppen (soortgroepen) die nog moeten uitlopen. En daar ligt een gigantische hoeveelheid werk waar de makers hulp bij vragen: gebruikers kunnen het werk sponsoren door hun naam aan een soort te verbinden of iemand anders daar blij mee te maken. Mocht je een origineel cadeautje voor iemand zoeken, dan kun je ervoor zorgen dat zijn of haar naam bij een soort komt te staan.

En nu eens kijken wiens foto er staat in het blaadje ‘mens’. Die soort is ook nog te sponsoren…..

Willy van Strien

Foto: Het kleine zeepaardje Hippocampus bargibanti. Elias Levy (Wikimedia Commons)

Zie ook:
Het begin van de stamboom: zoogdieren
Amfibieën en vogels erbij
Vierpotigen compleet

Bron:
Website OneZoom

Naar een nieuw continent

Staken Zuid-Amerikaanse zoogdieren de oceaan over?

reuzenmiereneter is een typisch Zuid-Amerikaans zoogdier

Gordeldieren, luiaards en miereneters: het zijn de typische zoogdieren van Zuid-Amerika. Hun gezamenlijke voorouder kwam daar van over zee, is de conclusie uit onderzoek van James Tarver en collega’s.

Een aantal keer ben ik in Zuid-Amerika geweest en ik hoopte telkens om een miereneter te spotten. Dat is helaas nooit gelukt, maar het had gekund. Deze zoogdieren hebben hun evolutionaire wortels in Zuid-Amerika: daar zijn ze ontstaan en daar leven ze nog. Ook de luiaards en gordeldieren, die ik wel zag, zijn typisch Zuid-Amerikaanse dieren. Zoals olifanten in Afrika horen en apen uit Azië stammen. Hoe is dat zo gekomen?

De evolutie van de placentadieren, de zoogdieren die volgroeide jongen baren, weerspiegelt netjes het uiteenvallen van het vroegere supercontinent Pangaea, zoals we eerder al schreven. Dat supercontinent omvatte ooit al het land op aarde, maar het begon zo’n 200 miljoen jaar geleden uiteen te vallen. Het brak eerst in tweeën: het noordelijke Laurasia en het zuidelijke Gondwana. En op de evolutiestamboom scheidden de placentadieren zich in noordelijke zoogdieren (Boreoeutheria) en zuidelijke zoogdieren (Atlantogenata).
Vervolgens vielen de twee landmassa’s ook weer uiteen en deelden ook beide takken van de zoogdierstamboom zich. De noordelijke dieren splitsten zich in de van oorsprong Noord-Amerikaanse Laurasiatheria en de Europees-Aziatische Euarchontoglires. Aan de tak van zuidelijke dieren ontstonden de Afrikaanse Afrotheria en de Zuid-Amerikaanse Xenarthra. Zo waren er vier duidelijk verschillende hoofdgroepen van placentadieren ontstaan op vier continenten.

Het is logisch om te denken dat het uiteenvallen van de continenten de evolutie van de placentadieren heeft aangedreven: dieren raakten geïsoleerd toen hun woongebied zich opdeelde en gingen vanaf dat moment hun eigen weg.
Maar misschien ging het anders, suggereert nu grootschalig dna-onderzoek van James Tarver en collega’s. Zij vonden dat de stamboom van placentadieren inderdaad vier hoofdtakken heeft die gekoppeld zijn aan vier continenten die uit Pangaea ontstonden. Dat staat wel vast.
Maar aan de hand van verschillen in het dna berekenden ze ook wanneer die takken verschenen. Volgens deze berekening ontstonden er niet meteen twee van elkaar geïsoleerde diergroepen toen Afrika en Zuid-Amerika losraakten. Daar zou tien miljoen jaar tussen zitten: Gondwana brak 100 miljoen jaar geleden, de zuidelijke zoogdieren bleven één groep tot 90 miljoen jaar geleden. Toen pas sloegen de voorlopers van Zuid-Amerikaanse dieren een andere weg in dan de vroege Afrikaanse dieren. Wat gebeurde er?

De auteurs stellen dat de zuidelijke dieren aanvankelijk leefden in het huidige Afrika. Tien miljoen jaar na het uiteenvallen van Gondwana kwam een groepje op de een of andere manier terecht aan de overkant van de jonge Atlantische Oceaan, die toen nog lang niet zo breed was als nu. Toen zij zich daar gevestigd hadden, kwam de ontwikkeling op gang van de typisch Zuid-Amerikaanse placentadieren (Xenarthra): de gordeldieren, luiaards en mierenters.

Ook de andere continentbreuken verdeelden diergroepen niet onmiddellijk, schrijven de onderzoekers; dieren verspreidden zich nog over de brokstukken. Zo vormden de placentadieren niet meteen een noordelijke en een zuidelijke tak toen Pangaea in tweeën brak en splitste de noordelijke tak aan de stamboom zich niet direct na het uiteenvallen van Laurasia.
Helemaal zeker is het scenario nog niet. De tijden dat de continenten van elkaar losraakten en de tijden dat takken van de stamboom zich splitsten zijn schattingen, en het zou niet de eerste keer zijn dat die wat moeten worden bijgesteld.

Willy van Strien

Foto: Reuzenmiereneter. Allan Hopkins (Via Flickr, Creative Commons)

Zie ook: Sterke boom

Bron:
Tarver, J.E., M. dos Reis, S, Mirarab, R.J. Moran, S. Parker, J.E. O’Reilly, B.L. King, M.J. O’Connell, R.J. Asher, T. Warnow, K.J. Peterson, P.C.J. Donoghue & D. Pisani, 2016. The interrelationships of placental mammals and the limits of phylogenetic inference. Genome Biology and Evolution 8: 330-344. Doi: 10.1093/gbe/evv261

Nieuw licht op slangenevolutie

Voorouder was een giftige, nachtelijke sluipmoordenaar

Wurgslangen als bloedpython ontstonden later dan gifslangen

Er zijn meer dan 3400 soorten slangen met uiteenlopende levenswijzen. Hoe hebben zij zich uit hun gemeenschappelijke voorouder ontwikkeld? Wat was die allereerste slang voor een dier? Onderzoek van Allison Hsiang en collega’s werpt daar nieuw licht op.

Er zijn slangen die overdag actief zijn en slangen die zich ’s nachts roeren. Er leven slangen op de grond, ondergronds, in bomen en in water. Sommige slangen wurgen hun prooi, andere vergiftigen die. Hoe zat dat met de allereerste slang? Was dat een dagdier of een nachtbraker? Landdier of waterdier? Een wurger of een gifslang?
Veel was tot nu toe onduidelijk omdat er weinig fossiele slangen bewaard zijn gebleven. Zo waren biologen het oneens over de vraag waar de allereerste slang geleefd heeft. Volgens sommigen ligt de oorsprong van de slangen in zee, anderen dachten dat ze afstammen van een ondergronds levende voorouder.
Maar de laatste jaren is een aantal nieuwe fossielen ontdekt. Bovendien zijn er tegenwoordig dna-technieken beschikbaar. Vergelijking van het erfelijk materiaal van bestaande soorten helpt om hun stamboom te kunnen tekenen. Allison Hsiang en collega’s veegden al die gegevens bij elkaar om een beeld van de vroegste slangen te reconstrueren.

Bekend was al dat slangen hagedissen zijn. Dat wil zeggen: op de evolutiestamboom vormen ze een tak tussen de hagedissen. Ze zijn het meest nauw verwant aan de varanen, hazelwormen, korsthagedissen en leguaanachtigen (leguanen, agamen, anolissen en kameleons).
De bijzondere hagedis waar alle slangen van afstammen, de ‘oerslang’, leefde zo’n 128 miljoen jaar geleden, zo concludeert Hsiang uit haar vergelijkend onderzoek. Het moet een dier geweest zijn zonder voorpoten, maar met nog wel kleine achterpootjes. Het leefde in een warme, vochtige en weelderig begroeide omgeving, op het land; de biologen die meenden dat de oerslang in zee leefde krijgen dus ongelijk. ’s Nachts kroop hij over de grond om zijn prooien te besluipen, en misschien ging hij wel ook ondergronds.
Er ontstonden vrij snel verschillende typen slangen. Maar pas toen de dinosauriërs van het toneel waren verdwenen werd het aantal soorten echt groot. Er kwamen slangen die overdag op jacht gingen en slangen die naar zee verhuisden.

Hsiang en collega’s noemen het niet, maar de allereerste slang had gifklieren om zijn prooien te overmeesteren. Dat blijkt uit onderzoek van Bryan Fry uit 2006: gifklieren waren ontstaan bij de voorouder die slangen delen met de varanen, hazelwormen, korsthagedissen en leguaanachtigen. Die voorouderlijke hagedis had kleine gifzakjes in zowel onder- als bovenkaak. Ze produceerden een cocktail van negen eiwitten die prooien weerloos maakten doordat ze de bloeddruk verlaagden, darmkrampen veroorzaakten en spieren lam legden.
Zowel de slangen als de aan hen verwante hagedissen erfden deze gifklieren. Bij de slangen zijn de klieren in de onderkaak verloren gegaan, terwijl die in de bovenkaak bij veel moderne slangen complexe organen zijn geworden. Deze gifslangen hebben speciale tanden waarmee ze het gif diep in de prooien kunnen inbrengen.
Er zijn ook slangen die de gifklieren helemaal hebben afgeschaft, bijvoorbeeld slangen die eieren eten.

Ook slangen die hun prooien wurgen kunnen het zonder gifklieren af. Die compleet andere manier om prooien de baas te worden had de eerste slang niet. Het is een latere uitvinding die boa’s en pythons succesvol toepassen.

Willy van Strien

Foto: De bloedpython, Python brongersmai, uit Thailand. Fotograaf: ‘Tigerpython’ (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Hsiang, A.Y., D.J Field, T.H. Webster, A.D.B. Behlke, M.B. Davis, R.A. Racicot & J.A. Gauthier, 2015. The origin of snakes: revealing the ecology,behavior, and evolutionary history of early snakes using genomics, phenomics, and the fossil record. BMC Evolutionary Biology 15:87. Doi: 10.1186/s12862-015-0358-5
Fry, B.G. en anderen, 2006. Early evolution of the venom system in lizards and snakes. Nature 439: 584-588. Doi:10.1038/nature04328

Vogelevolutie in grote lijnen

Sommige vogelgroepen krijgen een nieuwe plaats

De wat lompe hoatzin is verwant aan de elegante kraanvogels. Dat blijkt uit een pas gepubliceerde vogelstamboom die veel bestaande kennis bevestigt, maar ook hier en daar afwijkt. En die vooral de grote lijn laat zien.

De vogelstamboom laat zich lastig reconstrueren. Onduidelijk is vooral hoe de grote takken, de ongeveer 40 vogelordes, ten opzichte van elkaar aan de boom zitten. Orde is de eenheid boven familie.
Een team van 100 onderzoekers uit 20 landen heeft nu die takken ingetekend. Erich Jarvis en collega’s brachten het hele genoom (al het dna) in kaart van 48 soorten vogels, één van elke orde en wat soorten extra. Door die genomen te vergelijken achterhaalden ze de evolutionaire geschiedenis van de vogels. Ten koste van zo’n 400 uur computertijd.

Voor de grote meteorietinslag van 65 miljoen jaar geleden – die de dinosauriërs en veel andere soorten dieren elimineerde – hadden de vogels zich in drie groepen opgesplitst, zo was al bekend. Als eerste was de tak van de Palaeognathae (grote loopvogels en tinamoes) verschenen, en vervolgens waren de eendvogels (eenden, ganzen, zwanen) en de hoendervogels gezamenlijk afgetakt.
Jarvis beschrijft hoe het de grote derde groep, de Neoaves, is vergaan. Vlak voor de meteorietinslag splitste die zich in twee hoofdgroepen: Columbea en Passerea. Tot de Columbea behoren onder meer duiven plus zandhoenders en flamingo’s plus futen. Onder de Passerea vallen enkele kleine takken en twee grote: de Passerea-landvogels (Telluraves) en de Passerea-watervogels (Aequornithia), die zich beide weer verder vertakten. Dat gebeurde in korte tijd en dat is de reden dat de geschiedenis zo moeilijk te reconstrueren is.
Columbea en Passerea zijn nieuwe namen die hun weg naar Wikipedia inmiddels al hebben gevonden. De naam Telluraves was vorig jaar door een andere groep onderzoekers bedacht; Aeqornithia is een nieuwe naam.

De nieuwe stamboom laat een paar opvallende dingen zien.
Ten eerste: drie keer is een vogeltak te water gegaan: de eendvogels; de flamingo’s plus de futen; en de Passerea-watervogels.
Ten tweede: de roofvogels, die tot de Passerea-landvogels behoren, zitten niet op één tak. Valken staan apart van gieren en arenden. Uit de plaats van de roofvogels leiden de onderzoekers af dat de gemeenschappelijke voorouder van de Passerea-landvogels een roofvogel geweest moet zijn. Dat zou betekenen dat onder meer zangvogels, papegaaiachtigen en bijeneters van een roofvogel afstammen.
Ten derde: drie keer leerden vogels geluid van betekenis maken: kolibries, papegaaiachtigen en zangvogels.

Een moeilijke klant was altijd de hoatzin. Het is een apart geval, de enige vertegenwoordiger van een orde. De jongen hebben klauwtjes aan de vleugels waardoor deze soort dichter bij de reptielachtige voorouders lijkt te staan dan andere vogels.
Maar dat is misleidend: de hoatzin hoort bij de Neoaves. Wel was het moeilijk zijn precieze plek te vinden. Hij staat nu tussen de Passerea met als naaste familieleden kraanvogelachtigen en steltloperachtigen.
Een ander lastig geval waren de muisvogels, die als muizen over takken scharrelen (en toevallig ook een lange staart hebben). Zij krijgen een plaats naast trogons, neushoornvogels, spechten en bijeneters, in de groep Passerea-landvogels.

Twee jaar geleden publiceerden Walter Jetz en collega’s een complete vogelstamboom, tot op soortsniveau. Die was ook op dna-analyse gebaseerd, maar dan op een vergelijking van kleine stukken dna van een groot aantal soorten. Deze boom heeft overeenkomsten met de nieuwe, maar er zijn ook verschillen. Bij Jetz, bijvoorbeeld, staat de hoatzin in de buurt van duiven, flamingo’s en futen, dus bij de vogels die nu de hoofdgroep Columbea vormen. Een groot verschil.
De muisvogels zitten bij Jetz in de buurt van valken en papagaaien. Ze hebben dus andere buren dan bij Jarvis, maar ze zitten wel bij wat nu de Passerea-landvogels zijn.
De verschillen laten nog eens zien hoe moeilijk sommige vogels te plaatsen zijn.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: hoatzin. Douglas Sprott (Creative Commons)
Klein: blauwnekmuisvogel. Doug Janson (Wikimedia Commons)

Zie ook:
Complete vogelstamboom

Bron:
Jarvis E.D. en vele anderen, 2014. Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds. Science 346: 1320-1331. Doi: 10.1126/science.1253451

Het land op, de lucht in

Insecten gingen gelijk op met planten

Hoe is de geschiedenis van de insecten verlopen? Bernhard Misof en honderd collega’s hebben dat in kaart gebracht. Het leuke is dat ze aantonen hoe de evolutie van de insecten parallel loopt aan die van de planten op aarde.

Op de evolutiestamboom nemen insecten veel plaats in. Ze vormen een slordige driekwart van alle soorten dieren, met als grootste groepen de kevers, de vliesvleugeligen (bijen, hommels, wespen en mieren), de vlinders plus motten en de tweevleugeligen (vliegen en muggen). Ze zijn overal te vinden op het land in en zoet water.
Hun succesvolle geschiedenis was slechts in grote lijnen bekend, maar een groep onderzoekers heeft het plaatje nu verder ingekleurd. Zij analyseerden en vergeleken het erfelijk materiaal van een groot aantal soorten. Het uitgangspunt is dat hoe meer het erfelijk materiaal van twee huidige soorten verschilt, hoe verder ze van elkaar af staan op de evolutiestamboom. Het is een krachtige methode om de evolutiestamboom, en daarmee de evolutionaire geschiedenis te reconstrueren. Maar ook een bewerkelijke methode, zeker voor zo’n omvangrijke groep dieren als deze. Vandaar de enorme rits onderzoekers die aan deze studie meewerkte, en vandaar ook het belang van de studie.

De oorsprong van de insecten ligt 480 miljoen jaar terug. Toen kwam hun voorouder als een van de eerste dieren vanuit de zee, waar het leven was ontstaan, het land op. In diezelfde tijd verschenen daar ook de eerste planten.
De overstap van zout water naar land en zoet water vergde veel aanpassingen. Van doorslaggevend belang was het nieuwe type ei dat de voorouder van de insecten ging maken. Het embryo hult zich in een extra laag die voorkómt dat het uitdroogt of water opzuigt, zoals Chris Jacobs heeft laten zien. Zo kon dit ei zich op het land of in zoet water ontwikkelen en kon de voorouder van de insecten definitief de zee verlaten.
De insecten kregen voet aan de grond en begonnen aan hun opmars. De volgende grote stap was dat er insecten verschenen die konden vliegen. Dat gebeurde niet meteen; de oudste groepen, zoals zilvervisjes, vliegen niet. Maar zo’n 410 miljoen jaar geleden, toen er hogere vegetaties waren ontstaan, gingen de eerste insecten de lucht in: libellen en haften. Ze waren toen de enige vliegende dieren. Nieuwe groepen als oorwurmen termieten, sprinkhanen, krekels, kakkerlakken en wantsen kwamen na die tijd op.
Een volgende nieuwe wending was de volledige gedaantewisseling waarbij insecten een levenscyclus hebben van ei-larve-pop-volwassen insect. Dat was 345 miljoen jaar geleden. Het was het begin van nieuwe succesvolle groepen: vliesvleugeligen, kevers, vlinders plus motten en tweevleugeligen.

Toen de bloemplanten verschenen en insecten die gingen bestuiven, nam de soortenrijkdom van zowel planten als vliesvleugeligen, vlinders plus motten en tweevleugeligen enorm toe doordat planten en insecten zich over en weer gingen specialiseren: planten gingen zich richten op geschikte bestuivers, insecten legden zich toe op favoriete nectarplanten. Dat proces begon zo’n 120 miljoen jaar geleden en gaat nog steeds door.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Rups van helmkruidvlinder (een nachtvlinder). Robdgr (Wikimedia Commons)
Klein rechts: Diastatops-soort. Arco van Strien
Klein links: Sachembij (Anthophora dufourii) op salie (Salvia hierosolymitana). Gideon Pisanty (Wikimedia Commons)

Zie ook:
De kolonisten

Bronnen:
Misof, B. en anderen, 2014. Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution. Science 346: 763-767. Doi: 10.1126/science.1257570
Jacobs, C.G.C., G.L. Rezende, G.E.M. Lamers and M. van der Zee, 2013. The extraembryonic serosa protects the insect egg against desiccation. Proc. R. Soc. B 280: 20131082. Doi:10.1098/rspb.2013.1082