De door Charles Darwin voorgestelde versie van de evolutie concentreerde zich op langzame, stapsgewijze veranderingen die slechts geleidelijk worden ingebouwd in het soort verschillen dat soorten van elkaar scheidt. Maar dit sluit de mogelijkheid van plotselinge, dramatische veranderingen niet uit. Sommige verschillen maken het zelfs moeilijk om te begrijpen hoe de overgangstoestand eruit zou zien, wat erop wijst dat er mogelijk een grote sprong nodig is.
Een nieuwe studie kijkt naar één belangrijke transitie: de overgang van het leggen van eieren naar levendbarende geboorten bij een aantal verwante slakkensoorten. Door de genomen van verschillende slakken te sequencen, identificeerden de onderzoekers veranderingen in het DNA die verband hielden met het leggen van eieren. Het blijkt dat een groot aantal genen geassocieerd zijn met de verandering, ondanks de dramatische aard ervan.
Eieren opgeven
Dit zijn slakken van het zogenaamde geslacht Littorina, die voornamelijk rond de Noord-Atlantische Oceaan worden verspreid. Veel van deze soorten leggen eieren, maar sommige zijn overgegaan op levendbarend. Bij deze soorten fungeert het orgaan dat de eieren omhult met de eiwitrijke gelei van andere soorten in plaats daarvan als broedmachine, waardoor de eieren zich kunnen ontwikkelen totdat de jonge slakken uit de schelpen van hun ouders kunnen kruipen. Aangenomen wordt dat dit een voordeel is voor dieren die anders hun eieren zouden moeten leggen in omgevingen die niet bevorderlijk zijn voor hun overleving.
De eierleggende soorten lijken zo op hun verwanten dat soms wordt gedacht dat ze slechts een variant zijn van de eierleggende soorten. Dit alles suggereert dat levendgeborenen relatief recent zijn geëvolueerd, waardoor we een goede kans hebben om de genetische veranderingen te begrijpen die dit mogelijk hebben gemaakt.
Daarom heeft een groot internationaal team van onderzoekers de genomen van meer dan honderd individuele slakken gesequenced, zowel leggende als levend geboren slakken. De resulterende gegevens werden gebruikt om zaken te analyseren zoals hoe nauw verwante soorten zijn en welke genetische veranderingen geassocieerd zijn met levendgeborenen.
De resultaten suggereren dat er twee afzonderlijke clusters van levendbarende soorten zijn. Met andere woorden, in de evolutionaire stamboom van deze slakkensoorten bevindt zich een tak vol met eierleggende soorten die de twee groepen scheidt die levende slakken voortbrengen. Deze structuur wordt meestal gezien als een indicatie dat levendgeborenen twee keer zijn geëvolueerd, één keer voor elk van de twee clusters.
Maar dat lijkt hier niet het geval te zijn, om redenen die we zullen bespreken.
Veel variaties
Afzonderlijk zochten de onderzoekers naar regio’s van het genoom die geassocieerd zijn met levendgeborenen. En ze vonden er veel – 88 in totaal. Deze 88 regio’s werden geïdentificeerd in beide clusters van levendbarende soorten, en de DNA-sequenties daarin waren zeer vergelijkbaar. Dit suggereert dat deze regio’s een gemeenschappelijke oorsprong hadden en in beide geslachten werden gehandhaafd.
Eén mogelijkheid om dit te verklaren is dat de levendbarende populatie op een bepaald punt in haar evolutie terugkeerde naar het leggen van eieren. Als alternatief had hybridisatie tussen eierdragers en levendbarende dieren ervoor kunnen zorgen dat deze variaties zich binnen de eierleggende populatie konden verspreiden en uiteindelijk de levendbarende populatie weer mogelijk konden maken als er voldoende aanwezig waren in individuele dieren, waardoor een aparte levendbarende lijn ontstond.
De 88 regio’s die als kern van levendgeborenen zijn geïdentificeerd, hebben zeer weinig genetische diversiteit, wat erop wijst dat een specifieke genetische variant in elke regio zo gunstig is dat deze zich door de bevolking heeft verspreid en alle andere versies van het DNA-segment heeft verdrongen. Ze hebben echter wel een aantal duidelijke variaties opgepikt die zeldzaam zijn buiten de eierleggende populaties – genoeg om de onderzoekers in staat te stellen de leeftijd te schatten waarop deze stukken DNA onder evolutionaire selectie kwamen.
Het antwoord varieert afhankelijk van naar welke van de 88 segmenten je kijkt, maar varieert van ongeveer 10.000 tot 100.000 jaar geleden. Dat bereik suggereert dat de genetische regio’s die levendgeborenen mogelijk maken, gedurende vele jaren geleidelijk zijn samengesteld – precies zoals de traditionele kijk op evolutie suggereert.
De onderzoekers erkennen dat ten minste enkele van deze regio’s waarschijnlijk zijn ontstaan nadat levendgeborenen al de norm waren en eenvoudigweg de efficiëntie van interne incubatie verbeteren. En er is geen manier om te weten hoeveel varianten (of welke) er moeten zijn voordat een levendgeborene mogelijk is. Onderzoekers hebben nu echter een uitgebreide lijst met genen die ze moeten onderzoeken om dingen beter te begrijpen.
Wetenschap, 2024. DOI: 10.1126/science.adi2982 (Over DOI).