Hoe evolutie zich herhaalt

Driedoornige stekelbaars

Een klein visje, de driedoornige stekelbaars of Gasterosteus aculeatus , leeft zowel in zoet als in zout water. Om in zoet water te kunnen leven heeft het visje verschillende aanpassingen moeten ondergaan. Hij is wat kleiner geworden om de snelle roofvissen in zoet water te kunnen ontwijken. Ook de nieren zijn veranderd en het aantal beenplaten is afgenomen. Deze kenmerken zijn zo duidelijk en typerend dat de leefstijl en zijn habitat er aan afgelezen kunnen worden.

De wereld van de stekelbaars. De zoet en zout water paren uit dit onderzoek.

De decodering van het DNA van 21 driedoornige stekelbaarzen (inset) laat het belang zien van regulatie veranderingen in de evolutionaire transitie van de zoutwatervorm, met beenplaten (onderin) naar de zoetwatervorm (bovenaan).
Tekeningen Felicity Jones Stanford U. Foto inset Howes Stanford U.

Het diertje is op verschillende plaatsen in meren en rivieren over de wereld te vinden en heeft zich verschillende keren vanuit een zoutwatervis aangepast. Nu zijn voor het eerst de onderliggende mutaties onderzocht die verantwoordelijk zijn voor deze morfologische en fysiologische adaptaties. Daarbij hebben de onderzoekers paren opgesteld van zoetwatervissen en zoutwatervissen die bij elkaar in de buurt te vinden waren. Van deze 10 paren is de sequentie van het DNA bepaald en vergeleken.

Na een uitgebreid onderzoek blijkt nu dat er 147 plekken in het genoom bestaan die grote verschillen tonen tussen de stekelbaarzen in zoet water en hun neven in zoutwater. Deze gemuteerde regio’s tonen daarentegen grote overeenkomsten binnen al de verschillende zoetwatervisjes van over de hele wereld. Terwijl in al deze over de wereld verspreide gebieden verschillende stekelbaarzen onafhankelijk naar zoet water migreerden muteerden steeds deze zelfde plekken in het genoom.

Er zijn onder deze sequenties in het genoom een aantal genen die verantwoordelijk zijn voor de morfologische en fysiologische adaptaties zoals het gen EDA dat bepaalt hoeveel beenplaten het visje heeft en het gen WNT dat bepaalt hoe de nieren zich ontwikkelen en hoe de zoutwatertolerantie van de vis zal zijn. Slechts 17 procent van de bovengenoemde 147 sequenties betreft werkelijke genen. 41 procent blijken regulerende sequenties (regulatory genes) te zijn die bepalen wanneer, hoeveel en waar genen tot uitdrukking komen. Het is al langer de vraag of adaptaties zich voordoen op niveau van de genen of van de regulerende sequenties. Deze studie toont aan dat er meer aandacht uit zou moeten gaan naar onderzoek van regulerende sequenties en hun rol in adaptaties binnen de evolutie.

Uit Nature.