Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Evolutie wikt, het embryo beschikt

Niet alleen evolutie stuurt verandering in soorten, het bouwplan van embryo’s bepaalt welke variaties echt ontstaan. Dat tonen Leidse biologen aan in een Nature-publicatie over de evolutionaire ontwikkeling van reptielpoten en vogelvleugels.

Het embryo van een zebravink met genexpressie in het toekomstig skelet. De ontwikkeling van de achterpoot is vergelijkbaar met die van de nijlkrokodil, maar de vleugel heeft slechts drie vingers en een bijna verdwenen pink. Foto: Merijn de Bakker, IBL

Natuurlijke selectie verklaart hoe soorten aangepast blijven aan hun omgeving. Dat weten we sinds Darwin. Maar het wordt steeds duidelijker dat in sommige gevallen vooral het feitelijke bouwplan van een lichaam bepaalt of en hoe natuurlijke selectie daadwerkelijk tot verandering leidt. ‘Als aanpassingen van eigenschappen aan een gewijzigde omgeving de overlevingskansen van een soort zouden kunnen vergroten, wil dat nog niet zeggen dat die eigenschappen er ook echt komen’, legt Leids hoogleraar zoölogie Mike Richardson uit. ‘Genetische en fysieke beperkingen in hoe het embryo van een soort zich kan ontwikkelen, kunnen ertoe leiden dat de “gewenste” verandering er toch niet komt.’

 

Debat: is evolutie oppermachtig?

Genexpressie in de achterpoot van het embryo van een nijlkrokodil. Er zijn vijf tenen te zien. Het korte teentje onderaan ontwikkelt zich nooit tot een volwassen teen. Foto: Esther Dondorp, NCB Naturalis

Darwin was ervan overtuigd dat de soort die zich het best kan aanpassen de meeste overlevingskans heeft. Sinds de jaren ’80 van de vorige eeuw is er een stevig wetenschappelijk debat gaande waarin de vraag centraal staat of de onbetwiste kracht van evolutie onder alle omstandigheden geldig is. Het was Stephen Jay Gould van Harvard University die deze twijfel voor het eerste uitte. Richardson en zijn analist Merijn de Bakker ontwikkelden een model om dat idee te onderzoeken.

Van poot naar vleugel

Ze kozen voor de evolutie van het verliezen van vingers en tenen in de verandering. Collega’s verklaarden hen voor gek. ‘Het verzamelen van embryo’s en kijken naar genexpressie heeft meer dan acht jaar geduurd’, vertelt De Bakker. Maar nu is hij eerste auteur van een artikel over het onderzoek dat hij met Richardson en internationale collega’s schreef en deze week in Nature verschijnt. ‘We keken naar de invloed dat het embryo heeft op de daadwerkelijke transitie van poot naar vleugel.’

Verrassende ontdekkingen

Het team ontdekte in hun unieke moleculaire data verrassende zaken. Als het voor het kunnen vliegen van een vogelvoorouder beter is om bijvoorbeeld zijn pink te verliezen, kan het toch zijn dat dit niet gebeurt omdat de genetische codering van de pink gekoppeld is aan die van de hele poot. Verliest hij zijn pink, verliest hij zijn hele poot; die soort zal niet ontstaan. ‘De vleugel komt er uiteindelijk wel, maar in een andere constructie,’ vertelt De Bakker. ‘Het dier verliest bijvoorbeeld zijn duim. Zo kan hij overigens prima vliegen.’

Beperkingen embryo

Richardson maakt een vergelijking met het principe van vraag en aanbod in de economie. ‘Misschien zijn er wel mensen die een mahoniehouten iPhone zoeken waarmee je ook de televisie kunt bedienen,’ geeft hij als voorbeeld. ‘Makkelijk en mooi, maar zo’n apparaat is niet in de winkels te vinden. Fabrieken kunnen nu eenmaal niet alles maken.’ Dat geldt in evolutie ook. ‘Wat voor de overleving van de soort een goede aanpassing zou zijn, kan er door beperkingen die de ontwikkeling van het embryo oplegt wel eens niet komen.’

Zie ook

Digit loss in archosaur evolution and the interplay between selection and constraints’, Nature 7 juli 2013,  Merijn A. G. de Bakker, Donald A. Fowler, Kelly den Oude1, Esther M. Dondorp, M. Carmen Garrido Navas, Jaroslaw O. Horbanczuk2, Jean-Yves Sire3, Danuta Szczerbin´ska4 & Michael K. Richardson