De zandloper

Iedereen kent wel de plaatjes van Haeckel, die laten zien hoezeer embryo’s van verschillende gewervelden overeenkomen. Van vissen en salamanders, tot vogels en zoogdieren. Haeckel schijnt zijn tekeningen (figuur 1) op zijn zachtst gezegd nogal aangedikt te hebben om de overeenkomsten, die er wel degelijk zijn, uit te lichten. Er is vanuit creationistische hoek altijd veel kritiek geweest op deze tekeningen. Ze worden door de creationisten als moedwillige vervalsing bestempeld. Het idee van de ‘ontogenese die de fylogenie’ weerspiegelt is dan misschien fout, maar dat er sterke overeenkomsten zijn binnen de verschillende phyla (stammen) is sinds een jaar wel overduidelijk.

Figuur 1. Een reproductie van de tekeningen van Haeckel.

De gelijkenis van de embryo’s is gebaseerd op de vorm of morfologie van de organismen in de diverse stadia. Al sinds enige tijd weet men dat er ook grote verschillen zijn in de ontwikkeling van ei naar volwassene. Het is daarmee altijd een vrij subjectieve waarneming gebleven. Het is wel duidelijk geworden dat er een stadium is tussen dat van het ei en de volwassen vorm waarin de organismen sterk op elkaar lijken. Dit wordt het fylotypische stadium genoemd en wordt verbeeld met behulp van een zandloper (zie figuur 2). De eerste fasen binnen het phylum verschillen erg van elkaar, maar naarmate men dichter bij een tussenliggend stadia komt lijken de organismen juist weer veel op elkaar. Bij het bereiken van de volwassen vorm verschillen ze weer.

Figuur 2. Zandloper met de vroegste stadia onderin en de laatste stadia bovenin.

Nu zijn er in 2010 twee studies voltooid die aantonen dat er gedurende de passage door de nauwe doorgang in de zandloper niet alleen morfologische overeenkomsten weerspiegeld worden, maar ook overeenkomsten in de expressie van de genen. Een eerste studie met verschillende soorten fruitvliegjes toont aan dat de genen die tot uitdrukking komen tijdens de fylotypische fase minder uiteenlopen tussen de verschillende soorten. De genen die dan tot uitdrukking komen lijken meer op elkaar tussen de verschillende soorten. Het bleek ook dat de genen die belangrijk zijn voor de anatomische ontwikkeling de smalle doorgang van de zandloper volgen, terwijl genen die daar niet bij betrokken zijn niet de smalle doorgang nemen.

Een tweede studie op zebravisjes toont aan dat gedurende embryogenese het de oudste genen zijn die tijdens het fylotypische stadium worden uitgedrukt. Dit laatste gegeven toont dus aan dat de genen die tot uitdrukking komen tijdens de fasen waarin de organismen het meest op elkaar lijken de oudste zijn (figuur 3).
Het lijkt mij dat er sprake is van twee onderzoeken die hetzelfde resultaat opleveren. ‘Oude’ genen zijn genen die veel overeenkomsten met elkaar hebben en op basis van de overeenkomsten wordt een fylogenetische boom geconstrueerd. Gedurende de smalle doorgang van de zandloper bij fruitvliegjes zijn de genen die tot expressie komen de genen die het minst uiteenlopen. Dit betekent dus ook dat ze fylogenetisch dicht bij elkaar staan én het oudst zijn. De twee studies tonen vanuit verschillende invalshoeken hetzelfde mechanisme aan.

figuur 3. Oudste genen in de smalle doorgang

Hiermee is duidelijk dat Haeckel, hoewel hij de tekeningen wat overdreven had, toch iets ontdekt had. Blijkbaar is deze ‘smalle’ fase goed geconserveerd, wat betekent dat het een fase is die essentieel is voor de daaropvolgende stadia.

Uit: Nature 1, 2 Jerry Coyne’s blog, PZMeyers, Panda’sThumb.