De grootste dieren ter wereld krijgen vaak de meeste aandacht, maar sommige biologen beweren dat zij het minst recht hebben op evenveel, zo niet meer, onderzoek. Nu zullen experts, met een subsidie van ongeveer 1,66 miljoen dollar van de Europese Onderzoeksraad, binnenkort beginnen met het onderzoeken van deze kleine (maar biologisch fascinerende) wezens op een ongekende schaal.
Volgens een aankondiging op 5 september zullen curator herpetologie van het Natuurhistorisch Museum van Denemarken en assistent-professor aan de Universiteit van Kopenhagen, Mark Scherz, de komende vijf jaar besteden aan een nieuw project genaamd GEMINI (Genomics of Miniaturization in Vertebrates). Met GEMINI zal het team van Scherz bestuderen hoe de evolutionaire inkrimping van dieren zoals vlooienkikkers, dwergpygmeeën en hommelvleermuizen erin is geslaagd al hun biologische componenten in zulke kleine pakketjes te proppen – zonder dat dit ten koste gaat van de efficiëntie of de gezondheid. Door dit te doen zouden experts kunnen leren hoe genetische efficiëntie en verbetering zich manifesteren bij enkele van de meest letterlijk over het hoofd geziene soorten.
“Grote dieren zijn vaak degenen die onze aandacht trekken. Maar ik denk dat het net zo fascinerend is hoe de natuur precies dezelfde vitale organen kon miniaturiseren en ze in een kikker van minder dan een centimeter lang kon persen”, zei Scherz donderdag in een verklaring. “Vandaag weten we verrassend weinig over hoe het allemaal gebeurt, en daar wil ik verandering in brengen.”
Zoals hij uitlegt, hebben eerdere onderzoeken naar het genoom van miniatuurdieren aangetoond dat er ‘een soort schoonmaak en innovatie’ plaatsvindt als ze naar kleinere afmetingen evolueren. Hoewel een groot deel van deze vereenvoudiging plaatsvindt bij het verwijderen van wat soms ‘junk’-DNA wordt genoemd, treden er ook enkele veranderingen op in andere genen. Deze laatste categorie hoopt Scherz de komende jaren beter te begrijpen.
In het verleden onderschreven veel evolutiebiologen een theorie die bekend staat als de ‘Cope-regel’, die stelde dat soorten de neiging hebben groter te worden naarmate ze blijven evolueren. Nu weten experts echter dat dit niet altijd het geval is, om vrij voor de hand liggende redenen.
‘Dieren kunnen niet zomaar groter en groter worden. Op een gegeven moment stelt de fysiologie – de uitwisseling van warmte, water en zuurstof – een grens, net als de zwaartekracht, ‘zei Scherz. “Als zodanig moeten er fasen zijn waarin de lichaamsgrootte afneemt, zodat er überhaupt een trend naar grotere omvang kan ontstaan.”
Scherz is van mening dat, in tegenstelling tot de regel van Cope, kleinere dieren feitelijk “de plaats kunnen zijn waar de grote innovaties worden gemaakt”. Zie het zo: een versie van elk vitaal orgaan in je lichaam bestaat ook in de pad, ‘s werelds kleinste gewervelde dier dat vorig jaar in Brazilië werd ontdekt. Dezelfde biologische functies die een zeven millimeter lange amfibie in leven houden, zijn terug te vinden bij mensen, olifanten en blauwe vinvissen – de grootste dieren op aarde. Maar de vlooiikikker doet het allemaal met een fractie van de energie.
[Related: A new evolutionary theory could explain the mystery of shrinking animals.]
“Alle aandacht gaat uit naar blauwe vinvissen en olifanten. Elk kind dat je het vraagt, kan je vertellen over het grootste landzoogdier, het grootste zeezoogdier en de grootste dinosaurus die ooit heeft geleefd. Maar opschalen en opschalen is geen groot probleem”, aldus Scherz. “Dat is een veel indrukwekkendere prestatie [practically] allemaal in een blauwe vinvis van drieëntwintig ton, samengeperst in een pakket van zeven millimeter.”
Ik praat met Populaire wetenschap Via e-mail zegt Scherz dat hij gelooft dat zijn bevindingen veel toepassingen zullen vinden in de biomedische, bio-engineering- en biotechnologie-industrie.
“Bio-engineering en biotechnologie zijn voortdurend op zoek naar inspiratie en demonstratie van wat mogelijk is in de natuur, en in een tijd waarin de technologie zelf extreme miniaturisatie ondergaat, zal het zoeken naar uitstekende voorbeelden van de natuur dat complexiteit mogelijk is op extreem kleine schaal van cruciaal belang zijn. ”