Volgens Darwin is evolutie een langdurig proces, waarbij soorten heel geleidelijk veranderen. Dat klopt niet altijd. “Soms gaat de evolutie in sprongen.”
Stel je voor dat we het leven op aarde als een film versneld afspelen. Als we Darwin mogen geloven, zien we de levende wezens op aarde dan langzaam en geleidelijk veranderen. Volgens de Amerikaanse paleontologen Niles Eldredge en Stephen Jay Gould echter blijven de organismen in die film lange tijd onveranderd, waarna ze in korte tijd snel transformeren. “Dat idee ontstond door de vondst van fossielen”, verklaart Leo Beukeboom, hoogleraar Evolutionaire Genetica aan de Rijksuniversiteit Groningen. “Wetenschappers ontdekken namelijk fossielen van soort A en van soort B, maar lang niet altijd van de tussenvariant.”
Wie heeft er gelijk? Darwin of de Amerikaanse paleontologen? “Beiden”, zegt Beukeboom.
Coronavirus
Voor zowel de theorie van Darwin als die van de Amerikaanse paleontologen bestaat bewijs. We weten dat foutjes in het DNA zich opstapelen, waardoor soorten zich langzaam aanpassen. Maar evolutie kan ook ineens snel gaan. Dat laatste hebben we allemaal ervaren tijdens de coronapandemie: het coronavirus vergaarde steeds nieuwe mutaties, waardoor we binnen twee jaar te maken hadden met talloze varianten en subvarianten. Van andere organismen weten onderzoekers dat ze juist heel traag evolueren. Het DNA van de spookhaai is in 400 miljoen jaar bijvoorbeeld nauwelijks veranderd.
Doffe ogen en merkwaardige lijnen zijn kenmerkend voor de spookhaai, die diep in de oceaan leeft. Het DNA van de spookhaai is in 400 miljoen jaar tijd nauwelijks veranderd.
Totti, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia CommonsEen stroomversnelling in de evolutie kan verschillende oorzaken hebben, weet Beukeboom. “Snelle aanpassingen ontstaan bijvoorbeeld wanneer er weinig individuen van een soort overblijven in een veranderende omgeving”, vertelt de evolutionair bioloog. Dat gaat via het zandlopereffect: organismen sterven uit, op diegene na die gunstige mutaties in hun DNA hebben. Zij planten zich voort en zo breidt de soort zich weer uit. Alle nakomelingen hebben dan die nieuwe mutaties. “Datzelfde gebeurt wanneer enkele individuen zich naar een afgelegen plek verplaatsen, zoals een eiland.” Als zij toevallig genetisch verschillend zijn dan hun gemiddelde soortgenoot, zijn de nakomelingen ook anders.
Omgevingsfactoren zoals klimaatverandering en giftige stoffen in het leefgebied beïnvloeden de evolutionaire snelheid. Dat geldt bijvoorbeeld voor sommige sluipwespen die permanent zijn geïnfecteerd met een bacterie. Dat micro-organisme zorgt ervoor dat onbevruchte eitjes van de sluipwesp uitgroeien tot vrouwtjes. “Omdat de vrouwtjes zichzelf handhaven, verliezen ze genetische informatie die nodig is voor geslachtelijke voortplanting”, vertelt Beukeboom. Zoiets duurt waarschijnlijk alsnog duizenden jaren, maar voor evolutionaire tijdschalen is dat snel.
Een nog extremer voorbeeld is de Mexicaanse tetra. Van die vis daalden enkele exemplaren af naar donkere grotten en verloren daar in rap tempo hun pigment en ogen. Binnen enkele generaties leken de vissen in de grot nauwelijks meer op hun familieleden aan het oppervlak.
Hoofdschakelaar
Niet alleen de omgeving beïnvloedt de evolutiesnelheid, ook het type mutatie is bepalend. Zo bestaan er stukken DNA die dienen als hoofdschakelaar. “Zo’n gen stuurt andere delen van het DNA aan, net als een leidinggevende bij een groot bedrijf doet”, vertelt Beukeboom. Verandert zo’n aansturingsgen, dan heeft dat grote gevolgen voor de stukken DNA die het instructies gaf. Een enkele aanpassing in het DNA heeft dan een groot effect, waardoor de evolutie zomaar een flinke sprong kan maken.
Darwins gedachten over langzaam opstapelende foutjes in het DNA zullen we zeker niet als fout bestempelen, maar evolutie is niet altijd traag. Door bijzondere omstandigheden of toevallige mutaties op sleutellocaties in het DNA, neemt evolutie soms een sprintje en passen organismen zich binnen enkele generaties aan. En dat moet ook wel, als je wil overleven op een planeet waar de omstandigheden steeds veranderen.
