Yuganov Konstantin/Shutterstock
Klein is echt mooi in evolutionaire termen. De grootste dinosaurussen, pterosaurussen en zoogdieren zien er misschien indrukwekkend uit, maar deze reuzen worden ruimschoots overtroffen door microscopische bacteriën en eencellige algen en schimmels. Kleine organismen zijn ook oeroud en ongelooflijk veerkrachtig.
Het eerste bewijs van eencellige organismen dateert van ongeveer 3,8 miljard jaar geleden, kort nadat de pas gevormde Aarde voldoende was afgekoeld om organisch leven te laten ontstaan. Meercellige dieren ontwikkelden zich minder dan een miljard jaar geleden en grotere en complexere dieren verschenen iets meer dan een half miljard jaar geleden. Gedurende het grootste deel van de geschiedenis van de aarde werd de planeet gedomineerd door organismen die niet groter waren dan de diameter van een mensenhaar.
Grote dieren doen er langer over om te groeien en volwassen te worden, dus planten ze zich langzamer voort. Terwijl muizen een korte generatietijd hebben (de tijd die een pasgeborene nodig heeft om op te groeien en te bevallen) van ongeveer 12 weken, doen olifanten er meer dan 25 jaar over.
Grote soorten hebben de neiging om langzamer te evolueren en zijn mogelijk minder goed in staat om te gaan met langetermijnveranderingen in de fysieke en biologische omgeving. Grotere organismen hebben ook de neiging om het slechter te doen bij massa-extincties. Niets dat veel groter is dan een huiskat overleefde de inslag van de asteroïde die 66 miljoen jaar geleden de dinosauriërs uitroeide.
Heel groot zijn vereist veel meer specialisatie en langzamere voortplanting, en beide verkleinen de kans om milieuveranderingen te overleven. Grotere gewervelde dieren hebben bijvoorbeeld onevenredig dikkere botten en grotere spieren nodig. Een spitsmuis zo groot als een olifant zou snel zijn poten breken als hij probeerde te lopen.
Fluweelwormen zijn dieren met een zacht lichaam en veel poten.
Dr. Morley Read/Shutterstock
Het is dan ook niet verwonderlijk dat veel diergroepen relatief klein lijken te zijn en dat de vroegste vertakkingen meestal heel klein zijn. Tot de zustergroepen van de gevleugelde insecten behoren de minuscule springstaarten (meestal kleiner dan 6 mm), terwijl de microscopische tardigrades of “waterberen” de zustergroep vormen van de geleedpotigen (waaronder spinnen en schaaldieren) en fluweelwormen.
De vroegste zoogdieren en sommige van de vroegste dinosauriërs (zoals Eoraptor met een lengte van minder dan twee meter) waren ook relatief klein in vergelijking met hun latere, vaak gigantische neven.
Waarom de moeite nemen om groter te worden?
Groter zijn heeft veel voordelen. Een grotere omvang kan het makkelijker maken om roofdieren te ontwijken (olifanten en walvissen hebben weinig andere vijanden dan mensen), op prooien te jagen, rivalen te verslaan en tijdelijke ontberingen te doorstaan.
Grotere organismen zijn ook beter in het vasthouden van warmte (vanwege hun relatief kleinere oppervlak) en hebben een groter potentieel voor intelligentie.
Maar wetenschappers geloven dat er een bovengrens is aan de celgrootte. Het mechanisme van celdeling valt uit elkaar bij zeer kleine en zeer grote afmetingen.
Alle levende wezens hebben ook te maken met een universele natuurkundige beperking die Galileo Galilei al had opgemerkt. Grotere cellen hebben de neiging om minder oppervlakte per volume-eenheid te hebben. Dit betekent dat de natuurlijke beweging (diffusie) van moleculen van gassen, voedingsstoffen en afvalstoffen in en uit de cel niet genoeg is om de boel draaiende te houden zonder transportsysteem. Deze moleculen moeten ook verder reizen in grotere cellen.
Het bouwen van een groter organisme houdt dus twee dingen in. Ten eerste het groeperen van veel cellen zodat ze samen kunnen werken. Ten tweede het maken van verschillende cellen die gespecialiseerd zijn in verschillende taken – waaronder structurele ondersteuning, het verteren van voedsel en het verplaatsen van dingen zoals zuurstof en CO₂.
Het alternatief is om plat of draadvormig te worden (zoals paardenhaarwormen) of dun en plat (zoals platwormen). Deze dieren hebben geen intern transportsysteem nodig omdat geen van hun cellen (of hun inhoud) zich ver van de omringende lucht of het water bevindt.
De paleontoloog Edward Cope (1840-1897) stelde voor dat individuen binnen alle lijnen de neiging hebben om in de loop van de evolutie groter te worden. Hoewel dit statistisch gezien waar is, zijn er veel uitzonderingen en massa-extincties zetten dingen vaak terug naar de kleinere kant van het spectrum.
Zet de grootteverdeling van bijna elke grote diergroep uit en je zult een opvallende positieve scheefgroei vinden: de meeste soorten zijn veel dichter bij de kleinste dan bij de grootste soort binnen hun oudergroep, en er zijn relatief weinig grote soorten. Er zijn bijvoorbeeld meer soorten insecten (ongeveer 5 miljoen) dan alle andere diergroepen samen, waardoor ze waarschijnlijk de meest succesvolle diergroep op aarde zijn.
De meeste insecten zijn kevers, met een gemiddelde lichaamslengte rond de 6 mm. Reuzen zoals de Hercules (17 cm lang) en olifant (13 cm lang) kevers zijn uiterst zeldzaam.
Door hun geringe grootte kunnen dieren in een grotere diversiteit aan niches leven en hun hulpbronnen fijner verdelen, waardoor ze meer soorten en individuen in dezelfde habitatruimte kunnen proppen. Insecten zijn meesters in deze strategie.
De zachtmoedigen zullen de aarde erven – en daarna
Ondanks de neiging van organismen om te evolueren naar grotere maten, hebben de eenvoudigste en kleinste organismen nog steeds veel ongelooflijke vaardigheden die grotere organismen missen.
Veel van deze kleine “extremofielen” kunnen omgevingen overleven die de meeste andere levensvormen wegvagen.
Sommige archaea (eencelligen zonder kern) zijn bestand tegen temperaturen van meer dan 200°C rond diepzeebronnen, terwijl andere soorten kunnen gedijen in water met een hoge concentratie zout, zuur en alkaline. Evenzo kunnen de piepkleine diertjes tardigrades temperaturen tussen 150°C en -200°C weerstaan, het vacuüm van de ruimte, tientallen jaren uitdrogen en doses straling die 1000 keer hoger zijn dan de doses die nodig zijn om een mens te doden.
Lees meer:
De geheime wereld van mos, oeroude voorouder van alle planten en van vitaal belang voor de gezondheid van de planeet
Er zijn zelfs piepkleine nematodewormen die onder twee kilometer vast gesteente kunnen leven.
Sommige wetenschappers denken dat microben interplanetaire reizen in meteorieten kunnen overleven. Wetenschappers denken ook dat al het leven dat we elders in het zonnestelsel vinden een gemeenschappelijke oorsprong zou kunnen hebben met het leven op aarde – klein beginnen.
Matthew Wills heeft financiering ontvangen van BBSRC, NERC, The Leverhulme Trust en The John Templeton Foundation.
Tim Rock werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat zouden hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.