Biologen ontdekken waarom diersoorten uiteindelijk steeds voorspelbaarder evolueren

Biologen hebben ontdekt dat de meeste evolutionaire eigenschappen vooral in het begin ontstonden.

Paleobioloog Geerat Vermeij kan er uren naar kijken: schelpen van weekdieren. In zijn kantoor op de tweede verdieping van het Earth and Planetary Sciences Building van UC Davis liggen ze overal. Maar voor Vermeij zijn het niet alleen mooie objecten. In die schelpen ziet hij ook iets anders: vaste regels die bepalen hoe evolutie door de tijd heen verloopt.

In een nieuwe studie in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) onderzochten Vermeij en zijn collega Tracy Thomson hoe vaak weekdieren (ook wel mollusken genoemd) echt nieuwe lichaamskenmerken ontwikkelden. Hun conclusie: in het begin gebeurde dat opvallend vaak, maar later werd het steeds zeldzamer. Daardoor werd de evolutie van weekdieren uiteindelijk veel voorspelbaarder.

Duidelijke principes

Vermeij ziet evolutie niet als een reeks losse toevalligheden. Volgens hem worden er duidelijke principes gevolgd. “Er zijn echt principes in de biologie die de geschiedenis een richting geven,” zegt hij. “En die richting is voorspelbaar. Aan de ene kant wordt die richting bepaald door natuurlijke selectie.”

Kijktip: Vragen! Over evolutie, stikstof en de oerknal | Scientias Podcast 54

Vermeij legt uit dat natuurlijke selectie in de kern draait om hoe de omgeving een diersoort kan vormen. Volgens Vermeij houdt het daar echter niet op. “Aan de andere kant moeten we niet onderschatten hoe belangrijk agency is: het feit dat organismen ook actief iets doen. En door wat ze doen, veranderen ze ook hun omgeving.”

Lager tempo

Om te meten hoe ‘nieuw’ eigenschappen waren keken de onderzoekers naar kenmerken die je in het fossielenarchief kunt herkennen. Denk aan eigenschappen zoals het hebben van een spiraalvormige schelp of een radula, een soort rasptong met kleine tandjes waarmee veel weekdieren eten.

In totaal brachten ze 96 van zulke kenmerken in kaart. Daarvan ontstonden 24 kenmerken maar één keer. De overige 72 kenmerken evolueerden meerdere keren en in verschillende groepen. De onderzoekers noteerden de ‘eerste keer’ dat een eigenschap verschijnt en koppelden dat aan de tijdvakken waarin dat gebeurde. Zo konden ze uitrekenen hoe snel evolutie nieuwe oplossingen vond en wanneer de meeste kenmerken ontstonden.

De komst van nieuwe kenmerken blijkt vooral in het begin hoog te liggen. In de eerste 96 miljoen jaar van de geschiedenis van weekdieren ontstond bijna de helft van alle kenmerken: 46 kenmerken, oftewel 48 procent. Omgerekend is dat gemiddeld één nieuw kenmerk per 2,1 miljoen jaar. In de 444 miljoen jaar daarna ontstonden de overige 50 kenmerken (52 procent), maar in een veel lager tempo: gemiddeld één kenmerk per 8,9 miljoen jaar.

Hoe voorspelbaar evolutie kan zijn

Dat lagere tempo betekent niet dat weekdieren ondertussen niet veranderden. Integendeel: er kwamen juist steeds meer soorten bij. De resultaten laten vooral zien dat de evolutie later vooral lijkt te draaien om het ontwikkelen van variaties op al bekende thema’s. Veel eigenschappen keren op een later moment terug in een andere, soms verfijndere vorm. Maar het ontstaan van écht nieuwe kenmerken en eigenschappen gebeurt uiteindelijk steeds minder vaak. Vermeij voegt toe: “We moeten altijd onthouden dat de gevonden kenmerken en eigenschappen succesvol waren toen ze ontstonden. Als dat niet zo was zouden we ze heel waarschijnlijk niet gevonden hebben.”

Daarmee zegt het onderzoek iets over hoe voorspelbaar evolutie kan zijn. In de allereerste fase van een evolutionaire aftakking is er kennelijk meer ruimte voor het ontstaan van unieke eigenschappen en kenmerken. De soorten die later komen bouwen vooral voort op wat er al is. Vermeij: “In het absolute begin is er nog geen sprake van een trend, waardoor alle gebeurtenissen uniek zijn. De dingen die vervolgens later komen zullen vooral een herhaling zijn van wat al is geweest.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Wetenschappers lieten het internet kiezen: zo kreeg deze keverslak zijn naam en Gek genoeg hebben brandwonden een belangrijke rol gespeeld in de evolutie . Of lees dit artikel: Eerst nabij Zuid-Afrika, nu ook in de Golf van Californië: orka’s zien witte haaien inmiddels vooral als makkelijke snack .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief!
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: