Dankzij het DNA van moderne zoogdieren is het onderzoekers gelukt de allereerste zoogdierachtige genetisch door te lichten.

Een spitse neus, veel snorhaartjes, een stugge vacht en een wipstaartje. De voorouder van alle zoogdieren moet er een beetje hebben uitgezien als het diertje op de afbeelding hierboven. Wetenschappers van de University of California, Davis, en andere Amerikaanse en Britse universiteiten hebben nu de chromosoom- en genenorganisatie van deze zoogdierachtige kunnen achterhalen.

Lees ook:

• Tijdlijn: de lange evolutie van de zoogdieren
• ‘Gigantische voorloper van moderne zoogdieren gevonden’
• Slikken of stikken: voorouders zoogdieren hadden moderne tong

Succesvolle zoogdieren

Het verhaal begint zo’n 325 miljoen jaar geleden, als de voorlopers van de zoogdieren, de synapsiden, zich afsplitsen van de reptielen. Sommige van deze synapsiden waren toproofdieren, terwijl andere, zoals de veel kleinere cynodonten, zich terugtrokken in de schaduwen van de bossen. Deze bescheiden groep overleefde de massa-extinctie aan het eind van het Perm (252 miljoen jaar geleden) en werd de voorouder van de zoogdieren.

De cynodonten kregen typische zoogdierkenmerken zoals het geven van borstvoeding aan de jongen en een relatief groot brein (zie verder hieronder). Al deze eigenschappen gaf ze de mogelijkheid om de hele wereld te bevolken, van de oceanen tot onder meer de bossen, de savannes en de polen. Met de mens als toppunt van de zoogdierevolutie.

Genenblokken

Dit succes is allemaal te denken aan één voorouder, waarover nog weinig bekend is. Maar nu is achterhaald hoe zijn chromosomen er ongeveer zagen. Dit deed het onderzoeksteam, onder leiding van moleculair geneticus Harris Lewis, door het genenbestand te analyseren van 32 levende zoogdieren, waaronder de mens, vleermuis, en konijn. Deze gegevens vergeleken de onderzoekers vervolgens weer met het genoom van twee niet-zoogdieren, de kip en de Chinese alligator.

De onderzoekers ontdekten dat 1215 blokken van genen in dezelfde volgorde lagen en op hetzelfde chromosoom te vinden waren in alle 32 zoogdieren, maar verschilden ten opzichte van de twee niet-zoogdieren. Het kan dus niet anders dat de zoogdiervoorouder deze zelfde genenblokken moet hebben gehad. Daarnaast ontdekten Lewis en collega’s dat het beestje 21 chromosoomparen had. Ter vergelijking; wij hebben er 23, een hond 39 en een kat 19.

Herorganisatie

Bijzonder was dat de onderzoekers zelfs lange chromosoomstukken perfect konden matchen met chromosoomdelen van moderne vogels. Met andere woorden: zowel zoogdieren als vogels bezitten deze genensequenties al 300 miljoen jaar. Dit moet volgens Lewis en zijn team betekenen dat de stukken enorm belangrijk moeten zijn geweest voor de evolutie van beide dierklassen.

Tussen die goed bewaard gebleven delen in bevonden zich steeds herhalende stukjes die wél erg gevoelig waren voor herorganisatie. Dit is wat genetische evolutie drijft. De onderzoekers konden ook de snelheid van die herordening in de loop der miljoenen jaren achterhalen. Daar kwam nog een mooie ontdekking uit. Ten tijde van de meteorietinslag van 66 miljoen jaar geleden – waarbij de dinosauriërs massaal het loodje legden – was er een grote versnelling in de genetische herorganisatie van de zoogdieren.

Dat is niet zo gek, vindt zoogdierevolutiedeskundige Wilma Wessels van de Universiteit Utrecht. “Door dit onderzoek wordt bevestigd dat evolutie, in dit geval van zoogdieren, sterk wordt beïnvloed door grote veranderingen in de omgeving. Dit zien we ook terug in het fossiele bestand van de zoogdieren die toen leefden.”

Extra referentiepunt

Dierverwantschapsonderzoeker Dennis uit de Weerd van de Open Universiteit noemt het onderzoek interessant, maar is wel kritisch. “Bij de reconstructie van de chromosoomorganisatie van de gemeenschappelijke voorouder van alle zoogdieren hebben de onderzoekers het genenbestand van moderne zoogdieren vergeleken met dat van de kip en de Chinese alligator. Het lastige en onvermijdelijke is dat dit niet twee volledig onafhankelijke referentiepunten zijn. De vogels en de alligators zijn relatief nauw aan elkaar verwant. De onderzoekers hadden beter nog een andere groep, die wat verder afstaat van vogels en de krokodillen, kunnen gebruiken als extra referentiepunt. Bijvoorbeeld de brughagedis, waarvan het genoom in 2020 is bepaald.”

Bronnen: PNAS, UC Davis, New Atlas

Beeld: Bob Nicholls, Paleocreations.com

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!