Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Evolutie van sekse in Volvox

Naar aanleiding van een discussie op het evolutieblog van Gert Korthof, waarin opnieuw Joris van Rossum ter sprake kwam, is dit nieuws wel te moeite waard om te signaleren. Joris van Rossum beweerde in zijn proefschrift dat de evolutietheorie of, specifieker, natuurlijke selectie het ontstaan van sekse niet kon verklaren. Als je over alles dat wetenschappelijk niet verklaarbaar is een proefschrift kunt schrijven dan zou dat heel veel proefschriften opleveren. Het is veel interessanter om te zoeken naar een verklaring van het ontstaan van seks. Omdat seks ofwel de meiose die daarbij hoort grote variatie oplevert is het mogelijk dat dit de rede is waarom seks gehandhaafd blijft (al zijn er organismen die het kenmerk verloren hebben). Van het ontstaan van meiose bestaan natuurlijk uitsluitend theoretische modellen, die erg interessant zijn, en wellicht in een later blogbericht aan de orde komen.

In deze context is het aardig om de ontwikkeling van sekse te bekijken in Volvox. Nu zijn er ééncellige algen die na meiose hun haploïde cellen opnieuw combineren tot diploïde cellen via isogamie: de haploïde geslachtscellen zijn niet van elkaar te onderscheiden en tegenovergestelde seksen worden aangeduid met + en -. In Volvox, een meercellige alg, bestaat daarentegen anisogamie; de geslachtcellen vormen echte ei- en zaadcellen, waarbij de eicel relatief groot en onbeweeglijk is en de zaadcel klein is en zich met flagellen voortbeweegt.

Volvox (hier gevonden)

Volvox (hier gevonden)

Onderzoekers bestuderen Volvox carteri, een prachtige meercellige alg die uit wel 2.000 cellen kan bestaan, al langer omdat ze een sleutel kan vormen tot het onderzoek naar het ontstaan van meercellig leven. Meercellig leven kan zich niet simpelweg delen en moet voor reproductie gebruik maken van seksen. Volvox leeft in zoet water en ontwikkelde zo’n 200 miljoen jaar geleden meercelligheid. In het verleden bestudeerde men reeds de eencellige alg, Chlamydomonas reinhardtii, en vergeleek de genetische opmaak tussen ‘mannetjes’ (-) en ‘vrouwtjes’ (+). C. reinhardtii wordt gekenmerkt door isogamie, waarbij de geslachtscellen aangeduid worden met + en -. Ouder onderzoek stelde reeds vast dat deze geslachtverschillen bepaald worden door het gen MID (van minus dominance; een gen voor een domein van een transcriptiefactor). Is het aanwezig dan is de sekse -, en is het afwezig dan is de sekse +. Men vroeg zich daarop af of en in hoeverre dit gen bepalend zou kunnen zijn voor de anisogamie en plaatste het MID-gen, dat ook in Volvox carteri aanwezig is, in vrouwelijke cellen. In mannetjes werd het gen uitgezet (met knock-out). En inderdaad, het MID-gen maakte mannetjes van de vrouwtjes en de mannetjes zonder MID-gen veranderden in vrouwtjes. Ieder van deze getransformeerde seksen waren in staat zich met succes te reproduceren met ‘gewone’ volvox.

Het gen, dat voor een deel van een transcriptiefactor codeert, is dus niet alleen bepalend voor de simpele ‘polariteit’ van de sexen, maar determineert, via een genetisch netwerk, ook de secondaire karakters van deze ‘polariteit’, namelijk de anisogamie.

Bovenstaande is een recent onderzoek en verklaart op zich niets van het ontstaan van seks, ofwel het ontstaan van meiose. Over dit laatste zijn heel interessante theorieën ontwikkeld waarin bacteriën, archaea en virussen een rol lijken te hebben gespeeld. Dat is eigenlijk waarop men zou moeten scherpstellen, wil je het ontstaan en het behoud van seks kunnen verklaren. Dit onderzoek geeft slechts een beeld van hoe anisogamie bepaald kan worden in deze algen. Meercelligheid is meerdere keren uitgevonden dus anisogamie waarschijnlijk ook.

Uit: Geng S, De Hoff P, Umen JG (2014) Evolution of Sexes from an Ancestral Mating-Type Specification Pathway. PLoS Biol 12(7): e1001904. doi:10.1371/journal.pbio.1001904

 

 

15 Reacties op “Evolutie van sekse in Volvox

  1. antoinetteduijsters juli 17, 2014 om 08:14

    Wat is het toch moeilijk voor veel mensen om in evolutie te geloven. Voor mij is het duidelijk, geen enkele twijfel. Ieder wezen is apart en geen precies de ouder,

  2. knutselsmurf juli 17, 2014 om 09:13

    Ja, wie logisch nadenkt komt uit op evolutie.
    Een gelovige klasgenoot probeerde me ooit te overtuigen van de onwaarschijnlijkheid van evolutie.
    De kans dat het leven spontaan ontstaan zou zijn door zoiets als een blikseminslag is net zo groot als de kans dat er een Boeing 747 zou ontstaan uit een schroothoop !
    Yep.
    Onvoorstelbare complexiteit is eerder een aanwijzing dat iets niet door een intelligente ontwerper gemaakt is.
    Vergeleken met een mug is een 747 nogal simpel🙂

  3. harry pinxteren juli 17, 2014 om 09:25

    marleen,

    “Meercellig leven kan zich niet simpelweg delen en moet voor reproductie gebruik maken van seksen”. Is dat een algemene regel, dus zonder uitzonderingen, een soort wet zeg maar?

  4. Marleen juli 17, 2014 om 10:22

    Antoinette, helemaal met je eens! Dat mensen daar niet in ‘geloven’ is moeilijk voor te stellen. Van de andere kant is het wel juist dat men probeert om de theorie te blijven toetsen, want ‘geloof’ is in de wetenschap niet echt toelaatbaar, al begrijp ik natuurlijk goed wat je bedoelt.

  5. Marleen juli 17, 2014 om 10:30

    Knutselsmurf, zo zouden we van een mug een Boeing maken. Konden we dat maar, dan zou het opstijgen en landen heel wat soepeler gaan.
    Dat idee van een blikseminslag is precies het foute idee, bij elkaar geraapte ‘creationsten-crap’.

  6. Marleen juli 17, 2014 om 11:08

    Harry, wederom de goeie vraag. Het is voor planten niet noodzakelijk, ze kunnen zich vermenigvuldigen vanuit fragmenten of stekjes. Op den duur levert dat weinig variatie op. Van dieren zijn er voorbeelden waarin ledematen aangroeien, maar van vermenigvuldiging, reproductie ken ik, behalve Hydra, eigenlijk geen voorbeelden. Maar dat wil nog niet alles zeggen…

    Een ander hoofdstuk is de aseksuele reproductie, waarbij er sprake is van bijvoorbeeld parthenogenese, maar dat is eigenlijk een soort ‘afwijking’ van seksuele reproductie en betreft niet het ‘delen’ van het organisme.

  7. gert korthof juli 17, 2014 om 11:30

    Marleen: ik wordt er bijna verlegen van (al die verwijzingen naar mijn blog!) hartelijk dank.!

    Marleen zei “Als je over alles dat wetenschappelijk niet verklaarbaar is een proefschrift kunt schrijven dan zou dat heel veel proefschriften opleveren. Het is veel interessanter om te zoeken naar een verklaring van het ontstaan van seks.”
    Ja, natuurlijk wetenschap zoekt naar (nieuwe) verklaringen van problemen. Maar dan moet het probleem wel ontdekt en beschreven zijn. Het ontdekken van problemen in geaccepteerde theoriën is een belangrijk onderdeel van wetenschapsbeoefening. maar, bijna altijd wordt de publicatie van een nieuw ontdekt probleem gecombineerd met het voorstel voor een nieuwe oplossing. vooral met dat laatste krijg je erkenning. Wat van Rossum doet is een bekend probleem pakken, het aandikken, maar geen wetenschappelijke oplossing bieden, en nog erger: een pseudo-wetneschappelijke ‘oplossing’.
    Maar in principe zou het nauwkeurig analyseren van een probleem ook zonder een oplossing te bieden van grote wetenschappelijke waarde moeten zijn.
    (tot zover even, ik wordt weggeroepen🙂.

  8. gert korthof juli 17, 2014 om 14:45

    Marleen, het hele artikel is te lang en te technisch om even snel te lezen, maar mijn indruk is dat het aardige van dit artikel is dat ze een evolutionair probleem aanpakken dmv genetic engineering, dus experimenteel! Dat levert resultaten! Zo kom je verder!

    Leuk ivm met Convergent Evolution discussie:

    “Male and female sexes have evolved repeatedly in eukaryotes …”
    “Deep Homology between Mating Types and Sexes”:
    The term deep homology is used to describe ancient and conserved genetic mechanisms that control traits that, on the surface, appear disparate or have no obvious homology relationship …
    “Sexually dimorphic gametes have evolved from isogamous ancestors several times in independent multicellular taxa, …”

    Wat ik niet kan terugvinden hoe het zit met de overdracht van mitochondria naar de volgende generatie: die is normaal uitsluitend via eicel. Als je een evolutie hebt van isogamie naar anisogamie dan zou dat samen moeten gaan met exclusieve overdracht van mitochondria via 1 type gameet. vandaar dat ik mij afvraag hoe dat hier zit.

    Dat is alles wat ik er nu over kan zeggen, de materie is ontzettend complex. …

  9. gert korthof juli 17, 2014 om 17:02

    Marleen, een voorbeeld van een probleem erkennen en tegelijk een oplossing bieden (zie vanochtend) kwam ik toevallig tegen in dit artikel:

    Resolving the paradox of common, harmful, heritable mental disorders: Which evolutionary genetic models work best?

    Je signaleert een paradox, maar tegelijk biedt je een mogelijke oplossing! Leuk he?

  10. Marleen juli 17, 2014 om 17:10

    Gert, dat gedeelte over deep homology las ik ook met interesse, het wordt dan interessant te zien of aan de deep homology met betrekking tot de mating types and sexes eenzelfde of vergelijkbaar gen ten grondslag ligt. Vooralsnog lijkt het erop dat dit alleen nog maar uitgezocht is voor het gen MID, maar moet de referenties nog doornemen.

    Je verwijzing naar het artikel begrijp ik niet helemaal. Er is een paradox en die wordt ontrafeld, is dat wat je bedoelt?

  11. gert korthof juli 17, 2014 om 20:55

    Het gaat om mijn comment juli 17, 2014 om 11:30
    het gaat niet om de inhoud van het onderwerp, maar precies wat ik zeg:
    Je signaleert een paradox, maar tegelijk biedt je een mogelijke oplossing!
    in tegenstelling wat van Rossum deed.

  12. Marleen juli 17, 2014 om 21:47

    Ja Gert, ik snap nu wat je bedoelt.
    De echte ‘oplossing’ zou natuurlijk zijn aan te kunnen tonen hoe meiose tot stand kwam, want daar ligt waarschijnlijk de sleutel tot een verklaring van het ontstaan van seksuele reproductie als gevolg van natuurlijke selectie. Het lijkt erop dat daar al veel over nagedacht is, met virussen als uitgangspunt! Maar ik zag slechts wat voorbijkomen dus weet er (nog) niet veel van.

  13. Pingback:Oorsprong van mitose en meiose, een theorie over de evolutie van de eukaryoot en seks | Op zoek naar de klepel

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

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: