Levende organismen bestaan al heel lang, zeker 1,9 miljard jaar, misschien wel meer dan 4 miljard jaar. Het ging daarbij lange tijd uitsluitend om eencellige organismen zoals bacteriën. Pas omstreeks 600 miljoen jaar geleden verenigden sommige eencelligen zich om zo een meercellige levensvorm te creëren die als een dier beschouwd kan worden. Het ging naar alle waarschijnlijkheid daarbij om een dier dat we nu zouden rekenen tot de Metazoa (een groep waartoe de sponzen behoren).
Deze belangrijke evolutionaire ontwikkeling leidde ertoe dat cellen zich konden gaan specialiseren. Die specialisatie leidde in de afgelopen 600 miljoen jaar tot de haast oneindige variëteit in dierlijke levensvormen die we nu kennen. Dat kon echter alleen gebeuren doordat onze eerste dierlijke voorouder al beschikte over een soort blauwdruk voor een bouwplan. Dat bouwplan werd steeds aan het nageslacht doorgegeven, waarbij de nakomelingen steeds voor verdere uitbouw en verfijningen zorgdroegen.
Afdruk van een fossiel zonder harde delen uit de Ediacara-fauna.
Bij dit alles blijft de vraag bestaan hoe de oude eencellige organismen ertoe kwamen – en in staat waren – om de handen ineen te slaan en een meercellig organisme te vormen met cellen die in bepaalde taken waren gespecialiseerd, hoe simpel aanvankelijk ook. Omdat er geen fossiele overblijfselen van de eerste diersoort bestaan, moet het antwoord op die vraag worden gezocht bij zijn naaste recente verwanten. Dat zijn -wat betreft de meercellige dieren – sponzen, maar daarnaast ook eencellige organismen: de choanoflagellaten. Door deze twee diergroepen met elkaar te vergelijken hopen onderzoekers nu een beeld te krijgen van zowel de genetische eigenschappen als de lichaamskenmerken van de eerste diersoort.
De spons Suberites domuncula, die een chemische stof maakt die de differentiatie van cellen beïnvloedt.
Sponzen worden al heel lang beschouwd als de oudste dieren, omdat ze zo primitief zijn: geen voor- of achterkant, geen spijsverteringskanaal, laat staan hersenen. Volwassen dieren pompen zeewater door de holten in hun lichaam om daar zo voedsel aan te onttrekken. Toch hebben de huidige sponzen zeer gespecialiseerde cellen. Stamcellen zorgen voor sperma en eieren, ‘huidcellen’ zorgen voor een beschermende buitenlaag, enz. Al deze cellen moeten samenwerken, waarvoor een vorm van communicatie nodig is. De sponzen gebruiken, net als meer complexe dieren, bepaalde moleculen om zulke boodschappen over te brengen. Onderzoek van de spons Reniera wijst uit dat de embryo’s van dat geslacht al tenminste 11 gespecialiseerde celtypen hebben, die in een speciaal patroon liggen gerangschikt. Die cellen moeten tijdens de ontwikkeling van het embryo ‘verhuizen’, en dat gebeurt waarschijnlijk onder invloed van chemische stoffen die niet overal in even grote concentratie voorkomen; de veranderingen in concentratie wijzen de cellen als het ware de weg.
Uit een andere spons, Suberites domunculata, is inmiddels een stof geïsoleerd die zo’n rol lijkt te vervullen en die ook de celdifferentiatie in zowel embryo’s als volwassen exemplaren van deze soort lijkt te bepalen (of op z’n minst beïnvloeden). Ook blijkt dat bepaalde bouwstenen van genetisch materiaal, dat medebepalend is voor hun vorm, in alle dieren voorkomt. Dat wijst erop dat ook de eerste dieren al zulk materiaal bevatten, dus dat ze daarmee over een soort – nog steeds gebruikt – bouwplan beschikten. Waar dat materiaal vandaan kwam, wordt nu onderzocht met behulp van choanoflagellaten, eencellige afstammelingen van de voorouders van het ‘oerdier’. Deze choanoflagellaten lijken sterk op bepaalde sponscellen, maar bevatten ook veel van het ‘gereedschap’ dat nodig is om meercellige organismen te vormen.
Dit lijkt erop te wijzen dat al vroeg in de geschiedenis van het leven eencellige organismen zulk gereedschap kunnen hebben bezeten. Waarom vormden ze dan ‘pas’ 600 miljoen jaar geleden meercellige levensvormen? Dat zou, volgens deskundigen, weleens kunnen komen omdat niet het genetisch materiaal daarvoor doorslaggevend was, maar het leefmilieu. Een van de hypotheses daaromtrent is dat er voldoende zuurstof in de atmosfeer moest zijn. De oorzaak van die zuurstoftoename tot de noodzakelijke ‘drempelwaarde’, zo’n 600 miljoen jaar geleden, is overigens nog een punt van discussie.
Bronnen:
Moorbath, S., 2005. Dating earliest life. Nature 434, p. 155.
Pilcher, H., 2005. Back to our roots. Nature 435, p. 1022-1023.
Zie ook:
- De oorsprong van het leven (Kennislinkartikel van Lennart de Nooijer)
- Sporen van oudste leven zijn niet terug te vinden (Kennislink artikel van NGV-Geonieuws)
- Leven op het land is veel ouder dan gedacht (Kennislinkartikel van Mens & Wetenschap)
- Het ontstaan van leven in een sodaoceaan (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap & Techniek)
- Onweer boven de oersoep (Kennislinkartikel van Bionieuws)
- Hete soep of koude damp? (Kennislinkartikel van Archimedes)
- Leven ontstond mogelijk bij temperatuur van ca. 100 graden C (Kennislinkartikel van Mens & Wetenschap)
- Aardolie zou al 3,2 miljard jaar geleden uit organismen zijn ontstaan (Kennislinkartikel van NGV Geonieuws)