Categorie: evolutiestamboom (Pagina 2 van 3)

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.

Vertakkingen

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.

Lastige soorten

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.

Nieuwe buren

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

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.

Nieuw type ei

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.

Vliegen en metamorfose

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 (metamorfose) 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.

Bestuiving

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

Onwerkelijk beestje Hallucigenia is een vroege fluweelworm

Als eersten onderwierpen Martin Smith en Javier Ortega-Hernández de poten van het vreemde vroege diertje Hallucigenia aan een gedetailleerde studie en gaven hem overtuigend een plaats op de evolutiestamboom.

Hallucigenia stond aanvankelijk te boek als het meest bizarre schepsel ooit. Het beestje, een paar centimeter groot, leefde ruim vijfhonderd miljoen jaar geleden tijdens het Cambrium, de periode waarin meercellige dieren in de oceanen verschenen. Charles Doolittle Walcott had in het begin van de twintigste eeuw fossielen van het beestje gevonden in de Burgess Shale, een geologische formatie in de Rocky Mountains van Canada, samen met fossielen van vele andere dieren. Simon Conway Morris maakte de eerste uitvoerige beschrijving, veertig jaar geleden.

Ondersteboven en achterstevoren

In dat eerste beeld stond het dier op zeven paar stokstijve poten, had het een rij tentakels op zijn rug en een bolle kop. Een mislukt experiment van de evolutie, zo leek het. Er was geen enkele gelijkenis met enig dier van nu.
Maar na nieuwe vondsten bleek Hallucigenia toch een acceptabele verschijning. Ze hadden hem in eerste instantie alleen ondersteboven en achterstevoren gehouden. Het dier had twee rijen ‘tentakels’ in plaats van één, en die tentakels waren in werkelijkheid zijn poten. De stijve ‘poten’ van de oorspronkelijke beschrijving werden harde stekels die het dier op de rug droeg als verdediging tegen roofvijanden. En de bolle kop bleek een dik achterwerk.

Een herkenbaar beestje, bij nader inzien. Maar waar Hallucigenia op de stamboom thuishoorde was niet meteen duidelijk. Vermoedelijk bij de fluweelwormen (Onychophora), dachten biologen, een kleine groep dieren uit tropische en subtropische bossen, tot 20 centmeter groot en met 10 à 40 paar poten. Maar er was nog geen duidelijk kenmerk genoemd dat Hallucigenia ondubbelzinnig tot fluweelworm bestempelt, schrijven Martin Smith en Javier Ortega-Hernández.

Klauwtjes

Zij brengen nu zo’n kenmerk naar voren: de klauwtjes die Hallucigena aan de poten had, twee per poot. Elk klauwtje was een stapel van drie lagen hard materiaal die in elkaar genest waren. Ook de harde stekels van Hallucigenia, zo had Smith al eerder beschreven, waren op die manier gelaagd; er staken tot 5 exemplaren in elkaar als Russische poppen.
Dezelfde gelaagdheid hebben de harde klauwtjes en kaken van fluweelwormen. De dieren vervellen regelmatig tijdens de groei en werpen dan hun oude huidje af. Daarmee raken ze ook de buitenste laag van klauwen en kaken kwijt. Maar daarna beschikken ze meteen weer over nieuwe exemplaren.
Conclusie: Hallucigenia was een vroege fluweelworm. De onderzoekers denken dat de gezamenlijke voorouder van de fluweelwormen harde stekels ter verdediging had. De hedendaagse fluweelwormen hebben die niet meer.

Beerdiertjes op andere tak

Fluweelwormen vormen een tak aan de evolutiestamboom met de geleedpotigen (Arthropoda: de grote groep van spinnen, insecten, duizendpotigen, schaaldieren) en de beerdiertjes (Tardigrada, microscopisch kleine diertjes die in water en vochtige omgevingen leven). Samen vormen ze de Panarthropoda. De tak is zo’n 500 miljoen jaar oud.
De geleedpotigen en de beerdiertjes hebben geen gelaagde klauwtjes. Dat is dus een specifiek kenmerk van fluweelwormen. Op grond van die kenmerkende klauwtjes splitsen de onderzoekers die tak van Panarthropoda in tweeën, met de fluweelwormen aan de ene kant en de beerdiertjes plus geleedpotigen aan de andere kant.

Dat gaat in tegen de meest gehoorde opvatting dat de fluweelwormen dichter bij de insecten staan dan de beerdiertjes. Maar het klopt met overeenkomsten die er zijn tussen beerdiertjes en geleedpotigen in de bouw van kop, zenuwstelsel en spieren.

Willy van Strien

Tekening: Hallucigenia sparsa, Apokryltaros (Wikimedia Commons)
Foto’s:
Fluweelworm (Wikimedia Commons)
Beerdiertje: Bob Goldstein en Vicky Madden (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Smith, M.R. & J. Ortega-Hernández, 2014. Hallucigenia’s onychophoran-like claws and the case for Tactopoda. Nature, 17 augustus online. Doi:10.1038/nature13576
Caron J-B., M.R. Smith & T.H.P. Harvey, 2013. Beyond the Burgess Shale: Cambrian microfossils track the rise and fall of hallucigeniid lobopodians. Proc. Roy. Soc. B 280: 20131613. Doi: 10.1098/rspb.2013.1613

Loopvogels vlogen naar hun bestemming

Loopvogels hebben een vliegende voorouder, schrijven Allan Baker en collega’s. Pas toen ze hun huidige leefgebied bereikt hadden, verloren ze hun vleugels.

Alle continenten en grote eilanden van het zuidelijk halfrond hebben hun eigen loopvogels. Zuid-Amerika heeft zijn nandoes, Afrika de struisvogel en Australië zijn emoe en kasuarissen; kasuarissen komen ook voor op Nieuw-Guinea. Op Nieuw-Zeeland leven kiwi’s, de enige kleintjes onder de loopvogels. En vroeger waren er moa’s in Nieuw-Zeeland en olifantsvogels op Madagaskar.
Het is verleidelijk om te denken dat deze bijzondere vogels allemaal afstammen van eenzelfde grote, niet-vliegende voorouder die leefde op het zuidelijk supercontinent Gondwana. En dat de voorouder zich opsplitste toen die landmassa uiteenviel, zodat verschillende groepen ontstonden. Maar dat idee kunnen we definitief vergeten.

Oude kaakvorm

Wat wel klopt is dat de loopvogels aan elkaar verwant zijn. Ze horen tot de oudste groep moderne vogels, de Paleognathae (‘vogels met een oude kaakvorm’). Tot diezelfde groep horen ook de vliegende tinamoes van Midden- en Zuid-Amerika.
Als de loopvogels een grote, niet-vliegende gemeenschappelijke voorouder op Gondwana zouden hebben, dan moeten de tinamoes een aparte tak aan de stamboom van de Paleognathae bezetten. Zij kunnen niet van die niet-vliegende voorouder afstammen, want als het vermogen om te vliegen eenmaal verloren is gegaan, dan is dat voorgoed. Bovendien moet de plaats van de loopvogels op de stamboom dan het uiteenvallen van Gondwana weerspiegelen: de meest nauw verwante soorten in gebieden die het langst met elkaar gebonden waren.

De werkelijkheid is anders, blijkt uit DNA-onderzoek dat gedaan is om de verwantschap tussen de soorten te bepalen; ook uit de botten van de uitgestorven vogels is nog DNA te halen voor onderzoek.

De tinamoes staan niet apart van de loopvogels, schrijven Allan Baker en collega’s. Op de stamboom zitten ze juist midden tussen de loopvogels in.

Langeafstandsvlieger

En de onderlinge verwantschappen binnen de Paleognathae hebben nog meer verrassingen. De tinamoes horen niet bij de nandoes, die ook in Zuid-Amerika leven, maar ze blijken het nauwst verwant aan de moa’s, ver weg in Nieuw-Zeeland. Kieren Mitchell en andere biologen ontdekten dat de olifantsvogels van Madagaskar geen naaste familie zijn van de struisvogel van het naburige Afrika. Nee, ze zitten het dichtst bij de kiwi’s van Nieuw-Zeeland. En dat terwijl Madagaskar en Nieuw-Zeeland nooit direct met elkaar verbonden zijn geweest. Kiwi’s en moa’s, beide van Nieuw-Zeeland, zijn juist weer niet aan elkaar verwant.

De conclusie is dat de loopvogels geen gemeenschappelijke forse, niet-vliegende voorouder hebben. Maar samen met tinamoes stammen ze af van een betrekkelijk kleine langeafstandsvlieger. Na het opsplitsen van Gondwana hebben ze zich vliegend over de zuidelijke gebieden verspreid. Daarna zijn ze hun eigen weg gegaan.

In plaats van dinosauriërs

Het is natuurlijk wel opmerkelijk dat de grote loopvogels (nandoes, struisvogel, emoe, kasuarissen, moa’s en olifantsvogels) onafhankelijk van elkaar eenzelfde weg aflegden: ze werden onvogelachtig groot en verloren hun vliegvermogen. Mitchell en collega’s vermoeden dat ze elk in hun eigen leefomgeving de plaats hebben ingenomen van dinosauriërs die verdwenen waren. Ze konden dat doen voordat de grote zoogdieren verschenen.
Kiwi’s en tinamoes bleven klein, misschien omdat er in hun omgeving al grote vogels rondliepen waartegen ze niet waren opgewassen: de moa’s in Nieuw-Zeeland en de nandoes in Zuid-Amerika. Alleen de tinamoes hielden hun vliegvermogen, al vliegen ze slecht en leven ze voornamelijk op de grond.

Is er een kans dat verder DNA-onderzoek dit beeld weer overhoop zal gooien? Het zou niet de eerste keer zijn dat ideeën over de evolutionaire stamboom sneuvelen. Maar het DNA-onderzoek is tegenwoordig behoorlijk betrouwbaar. Mijn gok is dat dit verhaal dicht bij de waarheid zit.

Willy van Strien

Foto: Oranjehalskasuaris, Snowmanradio (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Mitchell, K.J., B. Llamas, J. Soubrier, N.J. Rawlence, T.H. Worthy, J. Wood, M.S.Y. Lee & A. Cooper, 2014. Ancient DNA reveals elephant birds and kiwi are sister taxa and clarifies ratite bird evolution. Science 344: 898-900. Doi: 10.1126/science.1251981
Baker, A.J., O. Haddrath, J.D. McPherson & A. Cloutier, 2014. Genomic support for a moa-tinamou clade and adaptive morphological convergence in flightless ratites. Molecular Biology and Evolution, 13 mei online. Doi: 10.1093/molbev/msu153

Ribkwallen – niet sponzen – waren de eerste dieren

De oudste meercellige dieren zijn de ribkwallen, blijkt uit uitgebreid DNA-onderzoek van Joseph Ryan en collega’s. Een onverwacht resultaat, want de meeste biologen hadden gedacht dat de sponzen, die eenvoudiger zijn, zich eerder hadden ontwikkeld.

Toen meer dan 550 miljoen jaar geleden in zee de meercellige dieren waren verschenen, splitsten zij zich in relatief korte tijd op in vijf takken. Verreweg de grootste groep vormen de tweezijdig symmetrische dieren (Bilateria), oftewel de dieren met een rechter- en een linkerkant. Daarnaast zijn er de neteldieren (Cnidaria: kwallen, poliepen, zeeanemonen, koralen), de ribkwallen (Ctenophora), de sponzen (Porifera) en het piepkleine en obscure groepje van de simpele plakdiertjes (Placozoa; slechts één of enkele soorten).

Afgezien van de plakdiertjes zijn de sponzen het meest eenvoudig; ze hebben geen spieren en geen zenuwstelsel. Het was dan ook een vanzelfsprekende gedachte dat zij als eerste zouden zijn ontstaan en op de stamboom van de dieren het verst van ons af staan.
Waar de ribkwallen thuis hoorden was nog geen uitgemaakte zaak.

Eerste tak

Joseph Ryan en collega’s hebben de ribkwallen nu op hun plaats gezet. Zij brachten het volledige genoom (al het DNA) in kaart van een ribkwal-soort, de Amerikaanse ribkwal Mnemiopsis leidyi. Van verschillende dieren van de andere groepen was het genoom al bekend. Door het genoom van de Amerikaanse ribkwal met de genomen van die diersoorten te vergelijken konden de biologen de evolutionaire geschiedenis van de meercellige dieren achterhalen.

De plaats die zij de ribkwallen geven is de plaats die misschien wel het minst was verwacht. Ze laten de ribkwallen namelijk als eerste aftakken van de meercellige dieren. Pas na hen komen de sponzen, en vervolgens de plakdiertjes, daarna de neteldieren en tenslotte de tweezijdig symmetrische dieren.

Zenuwstelsel

De ribkwallen en niet de sponzen zijn dus de oudste dieren. Maar is dat niet vreemd als je bedenkt dat de ribkwallen complexer van bouw zijn? Zij hebben een eenvoudig zenuwstelsel en spiercellen, sponzen hebben dat niet.
Ryan en collega’s geven een verklaring voor deze ongerijmdheid. De genen die zijn betrokken bij het eenvoudige zenuwstelsel van ribkwallen komen ook voor bij de andere groepen: sponzen, neteldieren en tweezijdig symmetrische dieren. De verrassende conclusie is dat de gemeenschappelijke voorouder van alle meercellige dieren al een eenvoudig zenuwstelsel lijkt te hebben gehad. De sponzen hebben dat stelsel verloren, maar de erfelijke aanleg is er deels nog.

Spiercellen

De genen die betrokken zijn bij de spiercellen van ribkwallen verschillen van de genen die betrokken zijn bij de spieren van tweezijdig symmetrische dieren. Sponzen en netelcellen hebben geen spiercellen. Ryan en collega’s denken daarom dat de voorouder van de meercelligen geen spiercellen had, en dat de ribkwallen en de tweezijdig symmetrische dieren pas spiercellen ontwikkelden nadat ze van de andere diergroepen waren afgesplitst, elk op eigen wijze.

Acht kammetjes

Ribkwallen zijn sierlijke, doorschijnende dieren: juweeltjes. Ze zwemmen door golfbewegingen in acht kammetjes die over hun lijf lopen. Ze eten kleine diertjes, die ze vangen met plakkerige tentakels.
Er zijn zo’n tweehonderd soorten ribkwallen bekend. De Amerikaanse ribkwal is een grote; het dier wordt ongeveer tien centimeter lang. Het leefde oorspronkelijk aan de oostkust van Amerika, maar komt nu op veel meer plaatsen voor, sinds 2006 ook langs de Nederlandse kust. Op Nederlandse stranden vind je vaak aangespoelde exemplaren van een andere, kleinere soort: de zeedruif.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Amerikaanse ribkwal. Vidar A (Wikimedia Commons)
Klein: zeedruif. Bj. Schoenmakers (Wikimedia Commons)

Bron:
Ryan, J.F., K. Pang, C.E. Schnitzler, A.-D. Nguyen, R.T. Moreland, D.K. Simmons, B.J. Koch, W.R. Francis, P. Havlak, NISC Comparative Sequencing Program, S.A. Smith, N.H. Putnam, S.H.D. Haddock, C.W. Dunn, T.G. Wolfsberg, J.C. Mullikin, M.Q. Martindale & A.D. Baxevanis, 2013. The genome of the ctenophore Mnemiopsis leidyi and its implications for cell type evolution. Science 342: 1242592, 13 december online. Doi: 10.1126/science.1242592

Erfelijk materiaal van coelacant in kaart gebracht

Het erfelijk materiaal van coelacanten is in kaart gebracht, meldt een groot onderzoeksteam. Dat maakt het mogelijk om onze vroege evolutie nader te bestuderen.

Het is misschien niet moeders mooiste, maar biologen waren verrukt over de coelacant die een Zuid Afrikaanse visser in 1938 aantrof in zijn net. Ze kenden zulke vissen al, maar dan als fossiel. Ze dachten dat deze dieren 70 miljoen jaar geleden waren uitgestorven. En nu bleken ze nog te bestaan en in al die tijd nauwelijks veranderd te zijn!
Er zijn inmiddels ruim driehonderd exemplaren boven water gekomen. Naast de gewone coelacant uit Afrika, Latimeria chalumnae, dook in 1997 een tweede soort op, de Indonesische coelacant of Latimeria menadoensis. De vissen zijn blauw, leven op grote diepte en kunnen tot 2 meter lang worden.

Vlezige vinnen

Nu is het DNA van deze ‘levende fossielen’ in kaart gebracht, melden Chris Amemiya en bijna honderd andere onderzoekers. Dat werpt licht op de evolutie van de vierpotige gewervelde dieren: amfibieën, zoogdieren, reptielen en vogels. Coelancanten behoren namelijk tot de kwastvinnige vissen waar de viervoeters van afstammen.

Er is een tijd geweest dat er veel kwastvinnigen in de oceanen zwommen, maar tegenwoordig bestaat er slechts een handvol soorten: behalve de twee coelacanten zijn er zes of zeven soorten longvissen. Ook die verschillen niet veel van hun fossiele voorgangers. Naast hun kieuwen hebben ze longen waarmee ze lucht kunnen ademen.

Alle kwastvinnigen hebben stevige vinnen met een basis van botjes en spieren. Op die vlezige vinnen kunnen ze een beetje ‘lopen’. Ze kunnen een periode op het droge overbruggen.

Poten en vleugels

Uit deze groep vissen hebben zich de vierpotige landdieren ontwikkeld, als eerste 340 miljoen jaar geleden de amfibieën (kikkers, padden, salamanders). De kwastvinnen werden ledematen: poten, vleugels, armen en benen. De kieuwen verdwenen, of liever gezegd: ze veranderden. Onderdelen bestaan voort in kaken, keel en oren, zoals Niel Shubin duidelijk heeft beschreven.

Het vergt wat fantasie om het je voor te kunnen stellen, maar het betekent dat kwastvinnige vissen dichter bij de viervoeters staan, en dus ook bij ons, dan bij andere vissen.

Longvissen nauwer aan ons verwant

Als we de evolutiestamboom schetsen vanaf het moment dat in zee de gewervelde dieren ontstonden (we laten een paar kleine groepen weg), dan zien we dat deze groep vroege vissen eerst opsplitste in kraakbeenvissen (haaien plus roggen en draakvissen) en beenvissen. Dat was pakweg 460 miljoen jaar geleden. Iets later gingen de beenvissen uiteen in straalvinnigen (bijvoorbeeld zalmen, karpers, baarzen, platvissen) en kwastvinnigen.

Het was nog niet helemaal duidelijk hoe het daarna precies is verlopen. Het meest aannemelijke scenario was dat de coelacanten als eerste een eigen weg ingingen, en dat daarna longvissen en viervoeters uit elkaar gingen. Dat scenario klopt, blijkt nu het DNA van de coelacanten in kaart gebracht is. Longvissen zijn dus nauwer aan de viervoeters verwant dan coelacanten.

Erfelijke veranderingen

De onderzoekers kunnen nu ook nagaan welke veranderingen in het erfelijk materiaal samengingen met de overgang van een leven in het water naar een leven op het land. Het DNA van de longvissen, waarmee de viervoeters een laatste vissige voorouder gemeen hebben, is te omvangrijk en te complex om het te kunnen vergelijken met dat van de landdieren. Met het DNA van de coelacanten kan dat wel.

De overgang naar land is gepaard gegaan, zo is nu te zien, met veranderingen in genen die zijn betrokken bij de ontwikkeling van vinnen, staart, nieren, oren, ogen, hersenen, reukvermogen en afweersysteem.

Niet verrassend, maar wel mooi dat het eruit komt. En de onderzoekers kunnen de verschillen nu nader gaan bekijken.

Willy van Strien

Foto’s: Todd Huffman (groot; Wikimedia Commons) en Robbie Cada (klein; Wikimedia Commons, Public Domain)

Bronnen:
Amemiya. C.T. en tientallen anderen, 2013. The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution. Nature 496: 311-316. Doi: 10.1038/nature12027
Shubin, Neil. De vis in ons. Nieuw Amsterdam, 2008. ISBN 978 90 468 0388 2
Dawkins, Richard. The ancestor’s tale. Phoenix, 2004. ISBN 978 0 7538 1996 8