Meerdere oude en uitgestorven soorten tardigrades, bekend als ‘waterberen’, zijn nu in ongekend detail en in hoge resolutie te zien, dankzij krachtige microscopische hulpmiddelen. Met deze nieuwe waarnemingen denken onderzoekers dat ze hebben bijgedragen aan het oplossen van enkele van de vele al lang bestaande mysteries in de geschiedenis van deze kleine ongewervelde dieren.
Tardigrades zijn enkele van de meest geharde en oudste wezens op aarde. Deskundigen zijn van mening dat de vroegste voorouders van microdieren tot 500 miljoen jaar geleden terug te voeren zijn tot het Cambrium. Ondertussen is de huidige soort tardigrade waarschijnlijk voor het eerst geëvolueerd tussen 155 en 66 miljoen jaar geleden, naast hun (veel grotere) dinosaurus-tegenhangers tijdens het Krijt-tijdperk.
Wat de huidige ruim 1.100 beerdiersoorten onderscheidt van bijna alle andere dieren op aarde is hun vermogen om cryptobiose te ondergaan. Indien nodig scheiden waterberen al het water in hun lichaam uit, terwijl ze hun metabolisme vertragen tot bijna volledige rust, waardoor ze in een zogenaamde tun-toestand terechtkomen. Tegelijkertijd produceren deze naaste verwanten van geleedpotigen een eiwit dat hun DNA beschermt tijdens extreme winterslaapperioden die vaak jaren duren. Ze hebben laten zien dat ze perfect in staat zijn om de barre, met straling beladen omgeving van de ruimte te weerstaan, die zich op de bodem van de oceaan bevindt in de buurt van kokend hete vulkanische bronnen, overleven in het Noordpoolgebied en zelfs worden beschoten met een snelheidsgeweer.
Hoe en wanneer beerbeertjes zo taai zijn geworden, wordt echter nog steeds niet volledig begrepen door paleobiologen. Om dit probleem te helpen onderzoeken, hebben drie evolutiebiologen van het Museum of Comparative Zoology van de Harvard Universiteit een stuk barnsteen van 72 tot 83 miljoen jaar oud geleend met daarin twee beerdierfossielen. Hoewel het barnsteen tientallen jaren in een Harvard-museum heeft doorgebracht, hebben onderzoekers het tot nu toe heel weinig tijd besteed aan onderzoek vanwege de ondoorzichtige kleur, de grootte van het fossiel en de technologische beperkingen.
[Related: How super resilient tardigrades can fix their radiation-damaged DNA.]
Nadat het monster met tandwas op het objectglaasje was geplaatst, plaatste het team glycerine aan elke kant voor het gezichtsveld van de confocale fluorescentiemicroscoop. Een reeks fotografische “plakken” van de beerdiertjes werd vervolgens aan elkaar gestikt om samengestelde beelden met hoge resolutie te creëren.
De twee oude tardigrades behoorden tot afzonderlijke soorten, Beoren benen En Aerobius dactylusen beide zijn al lang uitgestorven. Toch boden hun fysieke kenmerken evolutionaire biologen nooit eerder geziene details over hun gedeelde kenmerken met twee families van moderne waterberen. Na te hebben beoordeeld waar de twee gefossiliseerde soorten zich in de algemene stamboom van beerdiertjes bevonden op basis van fysieke kenmerken en gedetailleerde dateringsmethoden, kon het team “de implicaties onderzoeken van het gebruik ervan om de divergentietijden van grote beerdiergroepen te schatten.”
Concreet hebben vergelijkingen tussen barnsteenfossielen en moderne beerdiertjes het team in staat gesteld vast te stellen dat ten minste twee afzonderlijke groepen waterberen in het verleden op afgelegen locaties cryptobiose ontwikkelden: de ene tussen 175 en 430 miljoen jaar geleden, en de andere tussen 175 en 382 miljoen jaar. geleden.
Daar is het team inmiddels ook van overtuigd Beoren benen En Aerobius dactylus ze behoren tot dezelfde superfamiliegroep, Hypsibioidea, die “een kritisch fossiel kalibratiepunt biedt voor het onderzoek naar de oorsprong van beerdiertjes.” Volgens de onderzoekers zou deze belangrijke evolutionaire link en de co-evolutie van cryptobiose “een van de bijdragende factoren kunnen zijn [tardigrades] uitsterving volledig voorkomen.
Helaas, Beoren benen En Aerobius dactylus zijn twee van de vier beerdierfossielen die ooit zijn ontdekt, wat betekent dat evolutiebiologen nog steeds niet veel materiaal hebben om mee te werken als het gaat om de evolutionaire reis van waterberen. Toch zijn experts, dankzij ontwikkelingen als confocale fluorescentiemicroscopie, meer dan ooit bereid om er nog eens naar te kijken zodra ze zijn gevonden.