Nieuw onderzoek zet alles wat we dachten te weten over de prille evolutie van complexe levensvormen – zoals wijzelf – op zijn kop.
In eerste instantie waren de levensvormen op aarde eencellig. Pas later ontstonden complexere, meercellige levensvormen. Aangenomen wordt dat deze allemaal afstammen van een eencellige voorouder die lijkt op een cel die we vandaag de dag in sponzen aantreffen en choanocyte of kraagcel wordt genoemd. Maar nieuw onderzoek veegt die aanname – die al meer dan een eeuw meegaat – van tafel. “Wij hebben ontdekt dat de eerste meercellige dieren waarschijnlijk niet leken op moderne spons-cellen, maar eerder een verzameling veranderbare cellen waren,” aldus onderzoeker Bernie Degnan. “De over-over-over-grootmoeder van alle cellen in het dierenrijk leek behoorlijk veel op een stamcel.”
Het onderzoek
Degnan en collega’s trekken die conclusie na uitgebreid onderzoek. “We vergeleken de genen die tot uiting komen in verschillende cellen van sponzen – dat zijn meercellige dieren – met de genen die tot uiting komen in eencellige organismen die het meest nauw verwant zijn aan dieren (bijvoorbeeld choanoflagellata),” legt Sandie Degnan aan Scientias.nl uit. “Verrassend genoeg ontdekten we dat het type spons-cel waarvan traditioneel gezien wordt gedacht dat het zeer nauw verwant is aan de oorspronkelijke voorouderlijke cel van het dierenrijk – de kraagcel – helemaal niet verwant leek te zijn aan deze eencellige organismen (de choanoflagellata, bijvoorbeeld, red.). In plaats daarvan ontdekten we dat een ander spons-celtype – de archaeocyte – sterk lijkt op de eencellige organismen die het meest nauw verwant zijn aan dieren. Wat interessant is, is dat de archaeocyte een soort stamcel is die niet heel veel verschilt van de stamcellen in ons eigen lichaam.”
Revolutionair
Het is een behoorlijk revolutionaire ontdekking. “Elk biologieboek onderschrijft het traditionele scenario dat al meer dan een eeuw oud is,” stelt Degnan, verwijzend naar het idee dat alle meercelligen afstammen van een voorouder die leek op de kraagcel. “Wat deze traditionele aanname staande heeft gehouden, is het feit dat kraagcellen en choanoflagellata (de organismen die het meest nauw verwant zijn aan dieren, red.) zo sterk op elkaar lijken.” Maar desalniettemin kan de aanname nu dus de prullenbak in. Niet kraagcel-achtige cellen, maar stamcel-achtige cellen lagen ten grondslag aan het ontstaan van het complexe leven op aarde. “We nemen een kerntheorie van de evolutionaire biologie en zetten deze op zijn kop,” aldus Degnan. “Nu kunnen we ons een nieuwe voorstelling gaan maken van de stappen die leiden tot het ontstaan van de eerste dieren en de mechanismen die van enkele cellen meercellige dieren maakten.”
Natuurlijk hebben de onderzoekers op basis van hun studie wel nieuwe ideeën over hoe het is gegaan. “Wat wij voorstellen, is dat de eerste meercellige dieren – die meer dan 600 miljoen jaar geleden leefden – reeds eigenschappen hadden die we associëren met die van moderne stamcellen,” legt Degnan uit. “Dat betekent dat ze bestonden uit cellen die in staat waren om – naar behoefte en in reactie op signalen uit hun omgeving – te veranderen in verschillende typen cellen. Het is eigenlijk best logisch dat meercellige organismen zo zijn begonnen. Je kunt meercellige organismen zien als een coöperatie van cellen, waarbij elke cel afgaat op de signalen die deze van zijn omgeving – van buitenaf of van andere cellen – krijgt en die communiceren welk type cel het moet worden en wat de cel dus moet doen om het dier goed te laten functioneren. De eerste dierlijke cellen begonnen niet als een simpele kluwen cellen die leken op kraagcellen, maar hadden meer gemeen met pluripotente stamcellen die verschillende vormen aan konden nemen. Je kunt je voorstellen dat die verschillende vormen uiteindelijk evolueerden, waardoor ze naast en met elkaar konden leven en zo de eerste echte meercellige organismen konden vormen.”
