Een gen voor tien poten

Lange tijd werd het voor onmogelijk gehouden dat soorten met grote sprongen naar andere soorten kunnen evolueren. Nu blijkt dat toch te kunnen, door mutaties van speciale genen....

IN SOMMIGE vormen van evolutie geloofde zelfs Darwin niet. Evolutie in onwaarschijnlijk grote sprongen bijvoorbeeld. Het blijkt nu toch te kunnen.

In theorie kunnen kleine veranderingen in erfelijk materiaal in één klap tot dramatische veranderingen in de vorm en bouw van een organisme kunnen leiden. Meestal leveren deze zogenaamde macromutaties echter niets dan ellende op voor het dier in kwestie. Er ontstaan 'hopefull monsters', die de concurrentie met normale beesten niet aankunnen. De kans dat een dergelijk nieuw wezen levensvatbaar is, is dan ook minimaal.

Darwin hield het daarom op een meer geleidelijke, zeer langzame evolutie waarbij een soort via vele tussenvormen tot een nieuwe soort kan leiden.

Fundamentalistische christenen zien niet deze graduele evolutie, maar een schepper als de verklaring voor de enorme verscheidenheid en complexiteit van het leven op aarde. Dat evolutionaire sprongen echter wel degelijk kunnen bestaan, bewijzen twee groepen Amerikaanse wetenschappers in een artikel in Nature van 21 februari.

De twee onderzoeksteams, een uit Californië en een uit Wisconsin, keken naar het evolutionaire verband tussen insecten en kreeftachtigen. De fruitvlieg en het pekelkreeftje dienden als onderzoeksobjecten.

De twee beestjes lijken op het eerste gezicht weinig op elkaar. Toch hebben ze een directe gemeenschappelijke voorouder, waaruit ze zo'n vierhonderd miljoen jaar geleden zijn ontstaan. De Amerikanen keken bij deze afsplitsing van soorten naar het aantal pootjes: het pekelkreeftje en de voorouder hebben er vele, verdeeld over een groot gedeelte van het lichaam, terwijl de vlieg er slechts zes heeft.

Die stap van veel naar zes pootjes bleek in één keer gemaakt te kunnen worden, zo ontdekten de onderzoekers. Cruciaal daarbij is een van de zogeheten Hox-genen. Deze genen worden veel bekeken in evolutionair onderzoek, omdat ze in de embryonale ontwikkeling dienen als hoofdschakelaars. Ze kunnen via een domino-effect hele reeksen van genen aan- of uitschakelen.

De Amerikanen richtten hun aandacht op het Ubx-gen, een Hox-gen dat de ontwikkeling van ledematen regelt. Het Ubx-gen van de vlieg bleek slechts op één beperkt aantal plaatsen te verschillen van het Ubx-gen van het kreeftje.

Door kleine stukjes Ubx-gen, met daarop de genetische verschillen tussen vlieg en kreeftje, uit te wisselen tussen de embryo's van de twee beestjes, kwamen de onderzoekers er achter welke mutaties precies verantwoordelijk was voor de extra ledematen. Zo kregen ze een kreeftjes-embryo dat slechts zes pootjes ontwikkelde, terwijl het embryo van de vlieg er vele kreeg.

'Dit is het soort onderzoek waar we al decennia op zitten te wachten', zegt prof. dr. Frederick Schram van de vakgroep Systematische en Geografische Dierkunde van de Universiteit van Amsterdam. 'Volgens Darwin moeten er tussenvormen van soorten te vinden zijn, overgangsvormen van de ene naar de andere soort. Daarom zoeken we al jaren naar fossielen van die ontbrekende schakels.

'Nu de Amerikanen bewezen hebben dat enkele mutaties in een gen grote veranderingen in het bouwplan van een organisme kan veroorzaken, moeten we concluderen dat sommige van die ontbrekende schakels nooit hebben bestaan. Het is niet zo dat Darwins theorie niet waar is, maar we moeten wel anders naar die theorie gaan kijken. Tenslotte was in Darwins tijd nog niets bekend over erfelijkheid en mutaties, hij baseerde zich puur op observaties van planten en dieren.' Nog steeds geldt dat de genetische veranderingen klein en dus geleidelijk genoemd kunnen worden, alleen hebben deze veranderingen grote gevolgen voor het bouwplan van het dier.

Ook ging Darwin er van uit dat alleen de best aangepaste (tussen-) vormen van organismen zullen overleven. Hij noemde het survival of the fittest. Volgens Schram hoeven het niet altijd de fitste beesten te zijn die overleven. 'Tijdens de evolutie kan gespeeld worden met genen en kunnen nieuwe organismen ''uitgeprobeerd'' worden. Een organisme met een verrassend nieuw bouwplan hoeft niet perfect te zijn, als het er maar in slaagt zich voort te kunnen planten. Je zou het ''survival of the good enough'' kunnen noemen.'

Prof. dr. Andrew Knoll plaatst een kanttekening bij deze theorie. Knoll is werkzaam op de afdeling Organismale en Evolutionaire Biologie aan Harvard University. 'Het is de natuurlijke omgeving die uiteindelijk bepaalt of dergelijke imperfecte dieren een goede kans hebben om te overleven', zegt hij.

Knoll: 'In het Cambrium bijvoorbeeld was veel ruimte voor organismen die new in town waren. Dat kwam doordat net vóór het Cambrium, zo'n 543 miljoen jaar geleden, het merendeel van de diersoorten uitgestorven was.' In het Cambrium zelf was daardoor de concurrentie voor voedsel gering. Er ontstond dan ook een hele waaier van verschillende diersoorten, bekend als de Cambrische explosie van leven. In een tijdsbestek van tien miljoen jaar ontstonden de basisbouwplannen van alle belangrijke levensvormen.

'Tussen die nieuwe diersoorten kunnen ook best minder efficiënte dieren gezeten hebben die door grote sprongen in de evolutie ontstaan waren. Later kunnen die nieuwe diersoorten nog wat bijgeslepen zijn door miljoenen jaren langzame evolutie. ''Punctuated equilibrium'' noemen we een dergelijke evolutie die met horten en stoten verloopt. Het Amerikaanse onderzoek laat zien dat zulke evolutie daadwerkelijk kan bestaan.'

Biologen mogen dan nog zo onder de indruk zijn van het Amerikaanse onderzoek, voor anti-evolutionaire gelovigen zal het weinig gevolgen hebben, denkt prof. dr. Willem B. Drees, hoogleraar godsdienstwijsbegeerte in Leiden.

Drees: 'De diepere drijfveren van het geloof gaan zijn nu eenmaal niet gebaseerd op biologische feiten. Wel kunnen nieuwe feiten ingepast worden in het geloof. In Nederland gebeurt dat ook, zelfs de Paus heeft in 1996 de evolutietheorie geaccepteerd. Slechts ongeveer een tiende van de Nederlanders neemt de Bijbel letterlijk.'

'Door de meesten wordt de Bijbelopgevat als een boek dat je kan inspireren en bemoedigen, zicht kan bieden op goed en kwaad. Weliswaar een waardevol boek, maar het kan de concurrentie met de wetenschap niet aangaan. Maar dat de mens met cultuur, moraal en religie van de aap af zou stammen, dat blijft een gevoelig onderwerp.'

Het Amerikaanse vliegen-onderzoek zal volgens Drees weinig veranderen aan die visie, al was het maar omdat het te ver van de mensen af staat. Hij kan zich voorstellen dat vele gelovigen denken: 'Dus wetenschappers hebben een of ander kreeftje in een vlieg veranderd? Ach gut, wat vreemd.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden