Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Krokodilijsvissen en hun evolutie

Krokodilijsvissen zijn vissen die geen hemoglobine bezitten, hun bloed is transparant en de vis is kleurloos. Ze leven in de Antarctische Oceaan waar de temperatuur van het water onder de 0 graden kan liggen. De vis heeft zich daar op verschillende manieren aan aangepast. Sean B. Carroll schreef er over in zijn boek ‘The Making of the Fittest’. Hier begon zijn verhaal.

Johan Ruud reisde in 1930 af naar het eiland Bouvet in de Atlantische Oceaan. Een student die hem twee jaar geleden voorging wees zijn medereizigers op het feit dat er witte vissen rondzwommen. Johan Ruud hoorde van de vissers dat er vissen zonder bloed bestonden, maar geloofde hen niet! Pas in 1953 (23 jaar later!) kreeg hij de kans er terug te keren en enkele exemplaren te bestuderen. In 1954 schreef hij er een artikel over. De vis is het enige gewervelde dier zonder rode bloedlichaampjes. Het fossielenbestand geeft geen antwoord op de vraag waar deze vis uit voortkwam, maar

larve van krokodilijsvis
Van Wikipedia: larve van krokodilijsvis

DNA-onderzoek van 1993 wees uit dat de twee genen die normaal de DNA-code voor hemoglobine bevatten uitgestorven waren. Een van de twee is louter een gemodificeerd overblijfsel en is onbruikbaar. Het tweede gen, dat bij andere vissen er direct naast ligt is compleet verdwenen. Dit betekent dat deze ijsvissen voorgoed de genen, die voor meer dan 500 miljoen jaar de overlevening van hun voorouders bepaalden, verloren hebben.

Als gevolg van veranderingen in de stromingen in de oceanen, bleven de wateren rond de Antarctica eeuwig koud. De vissen die hier leefden stierven uit of pastten zich aan. De grotere onderorder Notothenioidea, die wel uit 200 soorten bestaat, domineert deze wateren. Al deze vissen moeten de viscositeit van hun bloed verlagen en doen dat door hun rode bloedlichaampjes te verminderen; hun hematocriet ligt rond de 16%, terwijl wijzelf zo’n 45% hematocriet hebben. Maar de krokodilijsvissen hebben al hun rode bloedlichaampjes opgegeven en hebben alleen 1% witte bloedlichaampjes (per volume); hun bloed is ijswater. Nu is zuurstof veel beter oplosbaar in ijskoud water. De krokodilijsvissen hebben enorme kieuwen, een huid zonder schubben en grote haarvaten. Dit alles verhoogt natuurlijk de opname van zuurstof uit de omgeving. De vissen hebben ook grotere harten en vaatvolumen dan hun roodbloedige verwanten. Een studie door B.D. Sisel et al. beschouwt dit als een niet-adaptieve verandering voor de ijsvis (omdat er ook nadelen aan verbonden zijn?)

Ook microtubuli, die verantwoordelijk zijn voor het cytoskeleton, de celdeling en celvorm en die in alle eukaryoten (planten, dieren, schimmels) goed geconserveerd zijn, worden onder de 10°C onstabiel. Nu blijken de genen voor microtubuli in deze vissen

ijsvis met duiker

Van internet: doorzichtige krokodilijsvis

met duiker

zoals ook in de roodbloedige Antarctische vissen, zodanig gemuteerd te zijn dat hun eiwitproduct toch functioneel is bij lage temperaturen.

Een andere eigenschap is dat de vissen geen mioglobine bezitten. Dit globine legt zuurstof vast binnen de spierweefsels als reserve. Tenminste 5 soorten hebben dit globine niet, terwijl andere weinige soorten nog wat in hun hart hebben. Uit DNA-analyse blijkt dat het gen voor mioglobine gedeeltelijk gemuteerd is. Het is bezig een fossiel gen te worden.

Dan is er nog de uitvinding van het antivriessysteem. Het plasma van Antarctische vissen (dus niet alleen de krokodilijsvissen) zit tsjokvol ongebruikelijke maar simpele proteinen die bestaan uit 4 tot 55 herhalingen van slechts 3 aminozuren. Waar zouden deze genen vandaan komen? Het blijkt dat het gen voortkomt uit een afgebroken gen dat verantwoordelijk was voor de spijsvertering en dat gerecycled is als een antivriesgen.

Het is mogelijk de langzame evolutie en specialisatie met de bestudering van het DNA van deze vis te volgen. Alle 200 soorten Antarctische notothenoide-soorten hebben anti-vries genen, dus dat was een vroege uitvinding. Dit geldt ook voor de microtubuli-

krokodilijsvis
Van Wikipedia: krokodilijsvis

genen. Slechts 15% ijsvissen hebben fossiele (verdwenen) hemoglobinegenen. Dit betekent dat het verlies van deze genen gepaard ging met het ontstaan van de eertse krokodilijsvissen. Sommige van deze ijsvissen kunnen mioglobine aanmaken en sommige niet meer; het verlies van mioglobine is nog steeds aan het evolueren.

De ijsvissen maakten een bijzonder evolutionair traject door zich aan te passen aan de constant koude omstandigheden van de Oceaan rond Antarctica. Door het definitieve verlies van bepaalde eigenschappen kan hun toekomst wel eens in gevaar komen. Het krill, waar de krokodilijsvis zich mee voedt, is in de regio met 80% gedaald. De luchttemperatuur is in de laatste 50 jaar met 1 tot 2 graden gestegen en de watertemperatuur zal met enkele graden stijgen de komende 100 jaar. Het is waarschijnlijk dat onze krokodilijsvis het dan niet zal redden.


Bron: Sean B. Carroll; ‘The making of the fittest’. Aangeraden door ing St Hawk.

31 Reacties op “Krokodilijsvissen en hun evolutie

  1. dianne februari 12, 2010 om 22:49

    weer geboeid zitten lezen. Zo triest dat een vis die zich aangepast heeft zich nu niet terug kan aanpassen.

  2. Pierra februari 12, 2010 om 22:57

    @Dianne, waarschijnlijk is de temperatuur daar sinds 8 miljoen jaar constant gebleven en heeft de vis zich er volledig aan aangepast. Nu kan hij niet meer terug. Nogal triest ja.

  3. -martin- februari 12, 2010 om 23:15

    Inderdaad weer een heel mooi en bijzonder (triest)
    verhaal. Mooi vanwege de aanpassing in beweging
    die er in zit. Of mooi omdat het definitieve ook zo
    defenitief blijkt te zijn als het net even iets anders gaat.
    Hoe transporteerd zo’n vis de zuurstof door zijn lijf?
    Heb ik het fout als ik denk dat hemoglobine dat
    doet.

  4. Pierra februari 12, 2010 om 23:30

    @Martin,
    normaal doet de hemoglobine dat, maar die heeft deze vis dus niet. De zuurstof bereikt de weefsels dus voornamelijk door diffusie via de grote kieuwen, de huid zonder schubben en de wijde haarvaten aan het oppervlak. Het hart pompt erg veel volume per keer en voorziet blijkbaar in de zuurstofvoorziening van alle weefsels. Maar ik weet niet of hij hard kan zwemmen. Heb nergens een filmpje kunnen vinden.

  5. Pierra februari 13, 2010 om 00:32

    Martin, ja dat had ik niet goed gelezen. De vis heeft bloedvaten en een hart. De vaten lopen door de kieuwen en de huid waar zuurstof en CO2 met het omringende water uitgewisseld worden. Het enorme hart pompt en transporteert dit ‘bloed’ via de vaten door het lichaam.

  6. iris kijkt februari 13, 2010 om 03:32

    "Al deze vissen moeten de viscositeit van hun bloed verlagen en doen dat door hun rode bloedlichaampjes te verminderen;" Dit type formulering tref je voortdurend aan , als het over evolutionaire dingen gaat, alsof ze iets doen. Volgens mij doen ze dus niets , in de menselijke zin van het woord, maar wordt er gewoon iets uitgepikt wat overleeft, wat blijkbaaar iets kan doen. Evengoed heel wonderlijk, toch.
    Waarom zou het triest zijn als zo’n visje niet overleeft ? Zelf zou ik er niets in zien om zo te leven als bloedeloze vis en ook nog in die rotkou.. Ongeveer even ongerijmde redenering.

  7. Pierra februari 13, 2010 om 08:00

    @Iris, daar heb je gelijk in. Alleen vissen met een lagere viscositeit van het bloed overleven daar. Ze doen niks, maar zo wordt er wel vaak gesproken. Elke individuele vis heeft een bepaalde waarde van viscositeit die wel of niet geschikt zal blijken om te overleven en geeft de juiste waarde aan zijn nakomelingen door.
    Het is triest dat zo een ‘wonder van de natuur’ het in de toekomst niet zal gaan redden, maar tegen die tijd zit hij misschien in prachtige ijskoude acquaria. Ik kan me niet zo goed verplaatsen in die vis, hij voelt zich daar waarschijnlijk prima.

  8. antoinette duijsters februari 13, 2010 om 08:36

    Weer een heel goed blog Pierra, het is nog lang niet gezegt dat deze vissen niet overleven. Alleen moet de mens van het krill afblijven. Zeker als het verminderd in een warmere periode.
    Maar ja, ook krill kunnen we gebruiken, dus opvissen maar.

  9. Pierra februari 13, 2010 om 08:53

    @Antoinette, dank je. Het probleem is dat de zuurstofgraad bij zulk koud water erg hoog ligt. Daarom heeft de vis geen hemoglobone nodig en kan deze door zijn huid en kieuwen opgenomen worden of diffuseren. Stijgt de temperatuur dan vermindert ook de hoeveelheid zuurstof in het water en zal de vis het niet redden, hij stikt.
    Ja, alles wat ons uitkomt halen we gewoon weg (uit de zee) en denken daarbij niet aan de andere dieren, en dat terwijl wij denkende wezens zijn.

  10. maria-dolores februari 13, 2010 om 09:05

    Mooie bijdrage!
    Maar dat bepaalde soorten uitstierven en andere zich plotseling ineens veel beter konden ontwikkelen, om wat voor reden dan ook (vooral: voedsel + natuurlijke vijanden, denk ik) dat is toch altijd al het geval geweest?

  11. antoinette duijsters februari 13, 2010 om 09:13

    Maria- Dolores, maar de mens is voor veel dieren en planten wel een heel erge vijand. Wij roeien heel bewust dieren uit, omdat we er bang voor zijn, omdat ze zich vergrijpen aan onze dieren. Denk maar eens aan wolven, beren lynxen. Het zelfde gebeurt met ‘onkruid’ . En over de bossen zullen we het maar niet hebben.

  12. Pierra februari 13, 2010 om 09:52

    @Maria-dolores, dank je! dat klopt, maar het is in alle opzichten zo’n bijzondere vis, dat het erg jammer zou zijn als hij verdween. Ook omdat het erop lijkt dat ze nog niet precies weten hoe hij het allemaal klaarspeelt om op deze maneier te overleven. Stel je voor dat er geen wilde giraffen meer zijn, of actueler, geen wilde tijgers. Ook jammer, maar die zijn vanuit dit opzicht toch ‘gewoner’.
    @Antoinette, ja dat bewust uitroeien is ook erg (denk ook aan de tijger). Ook de bossen, nu maken we ons druk om de bossen op andere continenten nadat we onze eigen bossen weggekapt hebben en gaan we de inheemsen daar uitleggen waarom ze geen bomen moeten kappen en dat ze met een deksel op de pan water moeten koken om zo weinig mogelijk hout te verbruiken. Wat weten we het toch goed. Bah!

  13. martin februari 13, 2010 om 10:23

    Pierra eigenlijkt bedoelde ik met tranporteert niets (het was een correctie op transporteerd). Toch bedankt.

  14. Aad Verbaast februari 13, 2010 om 15:44

    Erg interessant weer.
    Fascinerend om te zien hoe oplossingen worden gevonden, bedacht, of ontstaan door wt voor reden dan ook.
    Doet me meteen aan een vorig blog van je denken over biomimicry.
    Zouden we hier toepssingen voor kunnen vinden. Ik vind het erg ingenieus!
    80% van de kril al verdwenen. Daar schrik ik wel heel erg van. En wist niet dat het al zo veel was. Belangrijk deel van de voedselketen.
    Structureel?

  15. coby februari 13, 2010 om 16:00

    Een vis zonder hemoglobine, bijzonder gegeven. Heb je enig idee waarom ze krokodilijsvis worden genoemd, ik bedoel m.n. dat deel krokodil. De vorm van de bek?
    Ik denk soms wel eens dat door het ingrijpen van de mens de natuur in staat is om zich aan te passen voor hun overleving maar dat dat vermogen natuurlijk ook beperkt is en blijft. Als de temperatuur door het ingrijpen van opnieuw de mens omhoog gaat, is het wel uitgeput wat aanpassing betreft. Het lijkt maar één keer te kunnen. En die ene keer is op zich al een wonder vind ik.
    Hartelijke groet, Coby

  16. Pierra februari 13, 2010 om 16:02

    @Aad, ik las wel dat de vis nog steeds uitgebreid onderzocht wordt. Helaas ben ikzelf niet vindingrijk genoeg om een toepassing te bedenken. Wel een interessant gegeven dat koud water zo zuurstofrijk is. (Hibernatie :-))
    Je hoort de laatste tijd grote getallen. 90% van de vissen is door de mens uit de oceanen gevist (sinds?). Daar had Sylvia Earle’s TEDprize winner het over. Maar ja wij leven op het land en zien niet wat er onder en met de zeeen gebeurt.
    @Coby, Krokodilijsvis denk ook ik vanwege de vorm. Verder heeft het niets met krokodillen te maken, het is een baarsachtige vis. Ja de veranderingen die het gevolg zijn van menselijk handelen gaan zo verdomd snel dat een langzame aanpassing (volgens de principes van evolutie) niet genoeg is.

  17. maria-dolores februari 13, 2010 om 16:36

    @antoinette,
    ja, natuurlijk is de mens een erge vijand.
    maar hij woont nu eenmaal ook op de aarde.

  18. bert februari 13, 2010 om 17:30

    Onlangs de natuurfilm "Oceans" gaan zien – prachtige beelden, maar tegelijk ook intriest als ze tonen tegen welke snelheid het zeeleven uitsterft door toedoen van de mens, terwijl net de mens de kennis en het inzicht heeft om het heel anders te doen …
    heel apart exemplaar dit, nooit voorheen van gehoord of gezien.

  19. Pierra februari 13, 2010 om 17:44

    @bert, dat moet een interessante film zijn.
    Misschien interesseert je de TED talk van Sylvia Earle’s te zien: http://www.ted.com/talks/lang/eng/sylvia_earle_s_ted_prize_wish_to_protect_our_oceans.html. Wel wat triest.
    Het gaat in 50 jaar tijd wel erg snel met de verslechtering van de kwaliteit van het oceaanleven.
    (Dit blogbericht is momenteel het meest aanbevolen! dank aan de lezers!)

  20. P.H.M. van de Kletersteeg februari 13, 2010 om 18:04

    Oceaanleven mag dan wel verslechteren, maar alleen dat deel waar wij wat van weten.
    Van de diepzee weten we bitter weinig, daar zou wat aan gedaan moeten worden
    Dat er soorten zijn die zullen verdwijnen, of aanpassen of op een zijspoor zitten is duidelijk.
    In de water schijnt dat -met reden en al-overduidelijk te zijn.
    Nu weer de aziatische karper in de USA meren–dat is door de mens veroorzaakt

  21. Gus februari 13, 2010 om 19:01

    Even ter geruststelling. Ene Maarten Keulemans, columnist bij de VK heeft zojuist dit week-end een stukje geschreven over de z.g.n. opwarming van ons klimaat. Hij verteld dat er sinds de middeleeuwen een op en neer gaande lijn is in het klimaat. De z.g.n. ijshockeystick grafiek van het IPCC ( het einde der tijden is nabij) is onlangs door gedegen onderzoek verworden tot een biljartkeu, met af en toe wat uitschietertjes, boven en onder. M.a.w. geen vuiltje tot zo ver aan de lucht voor de IJsvis.
    Die blijft er voorlopig nog wel eventjes!
    Oké, nu de vragen.
    1 sinds wanneer (ongeveer) zijn de genen verdwenen die 500 miljoen jaar overlevering bepaalden en..belangrijker welke namen het over.
    2 De krill waar het zich mee voedt, waar bestaat dat uit.
    3 dat gen verantwoordelijk voor de spijsvertering wat op ging naar anti-vries is dat om alsnog spijsvertering te bewerkstelligen?
    4 En dit is geen vraag, het beestje zwemt vermoedelijk heel langzaam? Want als het bijna geen zuurstof kan vasthouden tussen de spieren, denk ik dat het slowmotion gedrag is. In ieder geval niet zoals wij de Krokodil kennen.
    Toch hebben beiden, lijkt wel (en wijt dit aan enig romantisch inslag van mij) die houding van "ik zit m’n tijd wel uit hier" I’ve seen them come and go!

  22. Pierra februari 13, 2010 om 19:20

    @PHM, ook de koraalriffen, habitat voor duizenden zo niet meer vissen en andere dieren, gaan langzaam kapot door verzuring van het oceaanwater als gevolg van de CO2-toename. Maar het is waar dat een vis als deze als een zijspoor gezien zou kunnen worden en dat zijn dagen geteld zijn.
    @Gus, heb Maarten Keulemans opgezocht op de on-line krant van het VK; zijn laatste artikel is van 19 januari, over complotten. Een biljartqueue is gewoon recht dus geen uitschieters in de laatste decennia? Mooi!
    Goed, dan nu mijn huiswerk:
    1 Het verdwijnen van de genen voor hemoglobine bepaalde het ontstaan van de krokodilijsvis. Deze vis heeft geen hemoglobine, er kwam dus niets voor in de plaats. Dit is zo’n 8 miljoen jaar geleden gebeurd.
    2 Krill: kleine garnaaltjes en zo zie wiki http://en.wikipedia.org/wiki/Krill (er bestaat nog geen nederlandse pagina😦
    3 Dat weet ik niet, maar het zou kunnen dat er meerdere genen zijn die verantwoordelijk zijn voor spijsvertering(senzymen)
    4. Dat denk ik ook Gus, dat hij langzaam zwemt, eet en van z’ leven geniet, en zich zeker geen zorgen maakt over de toekomst!
    Je hebt het wel heel goed gelezen zeg! Leuk.

  23. P.H.M. van de Kletersteeg februari 13, 2010 om 21:11

    Of de CO2 verantwoordelijk is voor de hogere zuurgraad van het water? En of daar de mens verantwoordelijk voor is? Geloof ik niet.De mogelijkheid is daar dat het een normale ontwikkeling is; de tootootjes doen zoveel niet.Zie bv kolenbranden in china

  24. Gus februari 14, 2010 om 14:38

    Ten eerste wat ik vergeten was om te zeggen, die foto van de doorzichtige ijsvis, zo apart.
    Bedankt voor je antwoord.
    Tja en slaat m’n fantasie natuurlijk ietwat op hol, stel dat men het anti-vries zou kunnen produceren, en met een injectie bij mensen inbrengen, misschien beter bestendig tegen kou. Geschikt voor mensen die op de pool moeten werken.
    In ieder geval uitermate geschikt voor koukleumende mietjes natuurlijk. :-)))

  25. Pierra februari 14, 2010 om 15:04

    @Gus, een leuk idee, maar het anti-vries is ons waarschijnlijk lichaamsvreemd en we krijgen een allergische reactie? Het afkoelen van een organisme in zuurstofrijk water zou misschien wel een optie zijn voor de conservatie ervan, wie weet.

  26. Mephisto februari 14, 2010 om 16:19

    Fun.
    Als ik het goed begrijp, is in zee dus hetzelfde waar als op land: Hoe hoger men gaat, hoe minder zuurstof er in zit. Hoogtestages werken voor atleten, omdat de terugkeer naar lagere regionen leidt tot een overdaad aan zuurstof, nietwaar?
    Zou zo een vis het dan ook benauwd krijgen (zuurstofgebrek), als het in hogere of warmere streken gaat zwemmen?
    Ik vind dat een mooi beeld.
    Een vis die aan zuurstofgebrek kan leiden door hoger te gaan zwemmen.
    Zoals een mens dat kan door een bergtop te beklimmen.

  27. Pierra februari 14, 2010 om 16:40

    @Mephisto, ja dat kan best, maar in dit verhaal draait het eigenlijk om het feit dat water rond de 0 graden erg zuurstofrijk is, of dit nu hoog of laag op de zeebodem is.
    Als er zich ooit ook maar een lichte opwarming van het zeewater zou voordoen dan kan deze vis wel inpakken. Of er meer of minder zuurstof in dieper of ondieper water zit weet ik eigenlijk niet. Zou een goede oplossing zijn voor onze ijsvis. Dat moet ergens te vinden zijn.
    Ik vond wel dit tabelletje waar je de watertemparatuur kunt veranderen en de oplosbaarheid van zuurstof kunt aflezen. De druk blijft helaas altijd hetzelfde. : http://users.telenet.be/annette-guy/calc/zuurstof.htm

  28. Smokey februari 14, 2010 om 21:05

    Schitterende en bijzondere vis die z`n benaming 100% eer aan doet. Die vis heeft inderdaad een krokodilachtig profiel. Heeft de krokodilijsvis een soort natuurlijke bloedverdunner in zich? Zoiets als heparine ( of hoe `t ook heet) bij een bloedzuiger?

  29. Pierra februari 14, 2010 om 21:15

    @Smokey, het bloed is inderdaad dunner want net als met olie in een auto wordt die viscozer met lage temperaturen. Daarom hebben alle antarctische vissen hun rode bloedlichaampjes verminderd (ofwel hun hematocriet verlaagd). Het hematocriet van de krokodilijsvis is praktisch 0% en heeft dus helemaal geen rode bloedlichaampjes meer.

  30. peter borger januari 17, 2011 om 12:23

    Dit betekent dat deze ijsvissen voorgoed de genen, die voor meer dan 500 miljoen jaar de overlevening van hun voorouders bepaalden, verloren hebben.
    heeft de volgende ad hoc hypothese nodig:Als gevolg van veranderingen in de stromingen in de oceanen, bleven de wateren rond de Antarctica eeuwig koud.
    Precies zoals ik in mijn boek aangaf…
    Grappig dat alles wat ik in mijn boek voorspel ook uitkomt.
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: