Flickr, CC BY
Als je er anders uitziet dan je naaste familieleden, heb je je misschien afgescheiden gevoeld van je familie. Als kind heb je misschien zelfs gehoopt dat het een teken was dat je geadopteerd was.
Zoals ons nieuw onderzoek aantoont, kan schijn bedriegen als het op familie aankomt. Nieuwe DNA technologie haalt de stamboom van veel planten en dieren overhoop.
Van de primaten, waartoe de mens behoort, werd vroeger gedacht dat zij nauwe verwanten waren van vleermuizen, wegens enkele gelijkenissen in onze skeletten en hersenen. DNA-gegevens plaatsen ons nu echter in een groep waartoe ook knaagdieren (ratten en muizen) en konijnen behoren. Verbazingwekkend genoeg blijken vleermuizen nauwer verwant te zijn aan koeien, paarden en zelfs neushoorns dan aan ons.
Wetenschappers in Darwins tijd en gedurende het grootste deel van de 20e eeuw konden de takken van de evolutionaire levensboom alleen uitwerken door te kijken naar de structuur en het uiterlijk van dieren en planten. Levensvormen werden gegroepeerd op basis van gelijkenissen waarvan men dacht dat ze samen waren geëvolueerd.
Ongeveer drie decennia geleden begonnen wetenschappers DNA-gegevens te gebruiken om “moleculaire bomen” te bouwen. Veel van de eerste bomen op basis van DNA-gegevens stonden haaks op de klassieke bomen. Van luiaards en miereneters, gordeldieren, schubdieren (pangolins) en aardvarkens werd vroeger gedacht dat zij samen hoorden in een groep die edentaten (“geen tanden”) werd genoemd, omdat zij aspecten van hun anatomie deelden. Moleculaire bomen toonden aan dat deze eigenschappen onafhankelijk van elkaar in verschillende takken van de zoogdierenboom waren geëvolueerd. Het blijkt dat aardvarkens nauwer verwant zijn aan olifanten, terwijl schubdieren nauwer verwant zijn aan katten en honden.
Moleculaire fylogenieën tonen aan dat zoogdieren die er zo verschillend uitzien als aardvarkens, lamantijnen, olifantspitsmuizen en olifanten, in werkelijkheid nauwe neven en nichten zijn.
Samenkomen
Er is een andere belangrijke lijn van bewijs die bekend was bij Darwin en zijn tijdgenoten. Darwin merkte op dat dieren en planten die de meest gemeenschappelijke voorouders leken te hebben, geografisch vaak dicht bij elkaar werden aangetroffen. De locatie van soorten is een andere sterke aanwijzing dat zij verwant zijn: soorten die dicht bij elkaar leven hebben een grotere kans om een stamboom te delen.
In ons recente artikel hebben we voor het eerst een kruisvergelijking gemaakt tussen de locatie, DNA-gegevens en het uiterlijk van een reeks dieren en planten. We keken naar evolutionaire bomen gebaseerd op uiterlijk of op moleculen voor 48 groepen dieren en planten, waaronder vleermuizen, honden, apen, hagedissen en pijnbomen. Evolutiestambomen op basis van DNA-gegevens bleken tweederde meer kans te hebben om overeen te komen met de locatie van de soort in vergelijking met traditionele evolutiekaarten. Met andere woorden, eerdere bomen toonden aan dat verschillende soorten verwant waren op basis van het uiterlijk. Ons onderzoek toonde aan dat ze veel minder kans hadden om in elkaars buurt te leven in vergelijking met soorten die door DNA-gegevens met elkaar in verband werden gebracht.
Het lijkt misschien dat de evolutie eindeloos nieuwe oplossingen bedenkt, bijna zonder grenzen. Maar ze heeft minder trucs achter de hand dan je zou denken. Dieren kunnen verbazend veel op elkaar lijken omdat ze geëvolueerd zijn om een gelijkaardig werk te doen of op een gelijkaardige manier te leven. Vogels, vleermuizen en de uitgestorven pterosauriërs hebben, of hadden, benige vleugels om te vliegen, maar hun voorouders hadden allemaal voorpoten om op de grond te lopen.
De kleurencirkels en de sleutel geven aan waar leden van elke orde geografisch worden aangetroffen. De moleculaire boom heeft deze kleuren beter gegroepeerd dan de morfologische boom, wat wijst op een betere overeenkomst tussen de moleculen en de biogeografie. De figuur is afkomstig van Oyston et al. (2022)
Auteur verstrekt
Vergelijkbare vleugelvormen en spieren evolueerden in verschillende groepen omdat de fysica van het genereren van stuwkracht en lift in de lucht altijd hetzelfde is. Het is ongeveer hetzelfde met ogen, die misschien wel 40 keer zijn geëvolueerd in dieren, en met slechts een paar basis “ontwerpen”.
Onze ogen zijn vergelijkbaar met die van inktvissen, met een kristallijne lens, iris, netvlies en visuele pigmenten. Inktvissen zijn nauwer verwant aan slakken, naaktslakken en kokkels dan wij. Maar veel van hun weekdier verwanten hebben slechts de eenvoudigste ogen.
Inktvissen en vissen zijn in feite gescheiden door meer dan een half miljard jaar van evolutie.
Flickr, CC BY
Mollen evolueerden als blinde, gravende wezens ten minste vier keer, op verschillende continenten, op verschillende takken van de zoogdierenboom. De Australische buidelmollen (nauwer verwant aan kangoeroes), de Afrikaanse gouden mollen (nauwer verwant aan aardvarkens), de Afrikaanse molratten (knaagdieren) en de Euraziatische en Noord-Amerikaanse talpide mollen (geliefd bij tuiniers, en nauwer verwant aan egels dan deze andere “mollen”) evolueerden allemaal volgens een gelijkaardig pad.
De wortels van de evolutie
Tot de komst van goedkope en efficiënte gensequencingtechnologie in de 21e eeuw, was het uiterlijk meestal alles wat evolutionair biologen hadden om op verder te gaan.
Hoewel Darwin (1859) aantoonde dat al het leven op aarde verwant is in één enkele evolutionaire boom, deed hij weinig om de takken ervan in kaart te brengen. De anatoom Ernst Haeckel (1834-1919) was een van de eersten die evolutionaire bomen tekende die probeerden te laten zien hoe grote groepen levensvormen aan elkaar verwant zijn.
De illustraties van de duitse zoöloog Ernst Haeckel (hier, groepen mossen)
Pixaby, CC BY
Haeckels tekeningen maakten briljante observaties van levende wezens die de kunst en vormgeving in de 19e en 20e eeuw beïnvloedden. Zijn stambomen waren bijna volledig gebaseerd op hoe die organismen eruit zagen en zich ontwikkelden als embryo’s. Veel van zijn ideeën over evolutionaire verwantschappen werden tot voor kort gehandhaafd. Naarmate het gemakkelijker en goedkoper wordt om grote hoeveelheden moleculaire gegevens te verkrijgen en te analyseren, zullen er nog veel meer verrassingen in het verschiet liggen.
Matthew Wills ontvangt financiering van NERC en JTF subsidie 61408