In tegenstelling tot mensen hebben veel dieren nog steeds staarten. vblinov/Shutterstock
Typ het woord “evolutie” in Google afbeeldingen en de resultaten zijn grotendeels variaties op één thema: Ralph Zallinger’s illustratie, March of Progress. Van links naar rechts zien we een chimpansee-achtige knokkelloper geleidelijk groter worden en rechtop gaan staan.
Impliciet in zulke beelden – en in de titel van de afbeelding – zitten vooroordelen in gangbare opvattingen over evolutie: dat we een soort piek zijn, het geperfectioneerde product van het proces. We stellen ons voor dat we inderdaad de sterkste overlevenden zijn, het allerbeste wat we kunnen zijn. Maar op die manier bekeken is er een paradox. Als we zo geweldig zijn, hoe komt het dan dat zo velen van ons lijden aan ontwikkelingsziekten of genetische ziekten?
Een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature, biedt een verklaring voor onze foutgevoelige vroege ontwikkeling door te kijken naar de genetische veranderingen die onze voorouders in staat stelden om hun staart te verliezen.
Huidige schattingen suggereren dat ongeveer de helft van alle bevruchte eicellen het nooit haalt om een erkende zwangerschap te worden en dat voor elk kind dat geboren wordt er ongeveer twee het nooit tot het einde van de zwangerschap halen. Bij vissen en amfibieën is zo’n vroege dood ongehoord. Van degenen onder ons die het geluk hebben geboren te worden, zal iets minder dan 10% lijden aan een van de vele duizenden “zeldzame” genetische ziekten, zoals hemofilie. De niet zo zeldzame ziekten, zoals sikkelcelziekte en taaislijmziekte, treffen nog meer van ons.
Dit zou toch niet het geval zijn bij een evolutionair succesvolle soort? Waar is de vooruitgang?
Er zijn meerdere mogelijke oplossingen voor dit probleem. Eén daarvan is dat we, vergeleken met andere soorten, een ongewoon hoge mutatiegraad hebben. Er is een relatief grote kans dat er in je DNA een verandering zit die niet door je vader of moeder is geërfd. Je bent waarschijnlijk geboren met tussen de tien en 100 van zulke nieuwe veranderingen in je DNA. Voor de meeste andere soorten ligt dat aantal onder de één – vaak ver onder de één.
De genetica van staarten
Er zijn ook andere oplossingen. Een van de duidelijkere verschillen tussen ons en veel verwante primaten is dat we geen staart hebben. Het verlies van de staart gebeurde ongeveer 25 miljoen jaar geleden (ter vergelijking: onze gemeenschappelijke voorouder met chimpansees was ongeveer 6 miljoen jaar geleden). We hebben nog steeds het staartbeen als evolutionair overblijfsel van deze staartdragende voorouders.
Het verlies van de staart gebeurde bij onze voorouders apen op hetzelfde moment als de evolutie van een meer opgerichte rug en, op zijn beurt, de neiging om slechts twee van de vier ledematen te gebruiken om het lichaam te ondersteunen. Hoewel we kunnen speculeren over waarom deze evolutionaire veranderingen gekoppeld kunnen zijn, pakt dat niet het probleem aan van hoe (in plaats van waarom) staartverlies evolueerde: wat waren de onderliggende genetische veranderingen?
De recente studie onderzocht precies die vraag. Het identificeerde een intrigerend genetisch mechanisme. Veel genen zorgen samen voor de ontwikkeling van de staart bij zoogdieren. Het team ontdekte dat primaten zonder staart één extra “springgen” hadden – DNA-sequenties die naar nieuwe gebieden van een genoom kunnen worden overgebracht – in één zo’n staartbepalend gen, TBXT.
Veel meer van ons DNA bestaat uit de overblijfselen van zulke springende genen dan uit sequenties die eiwitten specificeren (de klassieke functie van genen), dus de winst van een springend gen is niets bijzonders.
Evolutionaire kosten
Wat ongewoon was, was het effect dat deze nieuwe toevoeging had. Het team stelde ook vast dat dezelfde primaten ook een ouder maar gelijkaardig springgen hadden op een kleine afstand in het DNA dat ook ingebed was in het TBXT-gen.
Het effect van deze twee in de nabijheid was dat de verwerking van het resulterende TBXT boodschapper RNA (moleculen gemaakt van DNA die instructies bevatten voor het maken van eiwitten) werd veranderd. De twee springende genen kunnen aan elkaar plakken in het RNA, waardoor het blok RNA ertussen wordt uitgesloten van het RNA dat wordt gecodeerd tot eiwit, wat resulteert in een korter eiwit.
Om het effect van deze ongebruikelijke uitsluiting te zien, bootste het team deze situatie genetisch na bij muizen door een versie van het muis Tbxt gen te maken dat ook het uitgesloten gedeelte miste. En inderdaad, hoe meer van de vorm van het RNA met het uitgesloten deel van het gen, hoe waarschijnlijker dat de muis zonder staart geboren zou worden.
We hebben dus een sterke kandidaat voor een mutatieverandering die ten grondslag ligt aan de evolutie van het staartloos zijn.
Maar het team merkte nog iets vreemds op. Als je een muis maakt met alleen de vorm van het Tbxt-gen waarvan de sectie is uitgesloten, kunnen ze een aandoening ontwikkelen die sterk lijkt op de menselijke aandoening spina bifida (wanneer de wervelkolom en het ruggenmerg zich niet goed ontwikkelen in de baarmoeder, waardoor er een gat in de wervelkolom ontstaat). Mutaties in het menselijke TBXT waren al eerder in verband gebracht met deze aandoening. Andere muizen hadden andere afwijkingen aan de wervelkolom en het ruggenmerg.
Het team suggereert dat net zoals het stuitbeen een evolutionaire kater is van de evolutie van het staartloos zijn dat we allemaal hebben, zo kan ook spina bifida een zeldzame kater zijn als gevolg van de verstoring van het gen dat ten grondslag ligt aan ons gebrek aan een staart.
Ze suggereren dat staartloos zijn een groot voordeel was en dat een toename in het aantal gevallen van spina bifida dus nog steeds de moeite waard was. Dit kan het geval zijn voor veel genetische en ontwikkelingsziekten – ze zijn af en toe een bijproduct van een mutatie die ons per saldo hielp. Recent onderzoek heeft bijvoorbeeld uitgewezen dat de genetische varianten die ons helpen longontsteking te bestrijden, ons ook predisponeren voor de ziekte van Crohn.
Dit laat zien hoe misleidend de opmars van de vooruitgang echt kan zijn. Evolutie kan alleen omgaan met de variatie die op een bepaald moment aanwezig is. En, zoals deze laatste studie laat zien, brengen veel veranderingen ook kosten met zich mee. Niet zozeer een mars als wel een dronken gestommel.
Laurence D. Hurst ontvangt financiering van de European Research Council om de relaties tussen evolutie en geneeskunde te onderzoeken. Hij is ook auteur van een boek over hetzelfde onderwerp en zit in de wetenschappelijke adviesraad van ExpressionEdits.
