Nieuwe voorouders voor de gewervelden

Over de evolutionaire oorsprong van de gewervelde dieren bestaat nog veel onduidelijkheid. De ontwikkelingsgeschiedenis kan alleen in grote lijnen worden beschreven. In de precambrische zee (zo'n 1.470 miljoen jaar geleden) moeten de eerste sponzen en groepen primitieve algen zijn ontstaan. Bij het begin van het volgende geologische tijdperk, het Cambrium, had de strijd om het bestaan zich al zo verscherpt, dat enkele dieren een lichaamspantser hadden ontwikkeld om zich tegen aanvallers te beschermen.

Onder deze primitieve dieren vindt men de eerste slakken, stekelhuidigen, en wormen. Uit een van deze organismen moeten later de eerste vissen zijn ontstaan: de eerste gewervelde dieren.

Het is moeilijk om vast te stellen uit welke specifieke groep deze gewervelde dieren zijn voortgekomen. Sinds 1900 neemt men aan dat de vertebraten deel uitmaken van het phylum Chordata, waartoe ook de Tunicata (manteldieren) en de Acraniata of cefalochordaten (lancetvisjes als de Amphioxus) worden gerekend. De Chordata zouden weer onderdeel zijn van een veel grotere groep Deuterostomata, waartoe ook de echinodermen (zeesterren, zeeegels en hun talrijke verwanten) en enkele zeldzame zeedieren behoren (hemichordaten). Men vermoedt dat de eerste vrijzwemmende, visachtige chordaten in het Cambrium zijn verschenen, circa 500 miljoen jaar geleden.

Ondanks de opvallende gelijkenis met primitieve kaakloze vissen, worden de lancetvissen niet als de directe voorlopers van de vertebraten gezien, omdat de embryologie van het uitscheidingssysteem verschilt van de nieren van de gewervelde dieren. Bovendien hebben deze vissen nauwelijks goed ontwikkelde zintuigen en hersenen en loopt de primitieve ruggegraat van de neus tot het einde van de staart, wat bij geen enkele chordaat voorkomt.

ZAKPIJPEN

De Britse bioloog Walter Garstang wees in de jaren dertig de tunicaten of zakpijpen aan als de directe voorloper van de gewervelde dieren.

Tunicaten, zakvormige organismen met een buitenwand van eiwitten en polysachariden, zuigen water naar binnen door een instroomopening aan de top. Na filtering wordt het water door de uitstroomopening aan de zijkant van het dier weer uitgestoten.

Kenmerkend aan deze organismen is dat ze alleen als larve of embryo een chorda dorsalis hebben, een soort ruggegraat (eigenlijk een soepele staaf van elastisch celweefsel), naast kieuwspleten en een zenuwstelsel dat aan de rugkant is gelegen. Garstang veronderstelde dat de larven steeds vroeger geslachtsrijp werden en zich uiteindelijk als larve hebben voortgeplant (pedomorfose). Het is inderdaad frappant dat de zakpijplarve zich voortbeweegt door de staart snel heen en weer te bewegen, net zoals vissen dat doen.

Oerchordata Maar volgens dr. Richard Jefferies van het Natural History Museum in Londen moet een andere groep, de Calcichordata, tot de oerchordata worden gerekend. Tot nu toe deelde men deze groep, die 400 miljoen jaar geleden moet zijn uitgestorven, in bij de Echinodermata.

Jefferies: 'Men wist er eigenlijk niet goed raad mee. Omdat de dieren allerlei afwijkende kenmerken had, dacht men dat het om een evolutionaire ontsporing ging.'

Jefferies begon de fossiele calcichordaten te bestuderen en concludeerde dat ze primitieve chordaten waren. Het lichaam van deze dieren is net als dat van echinodermen bedekt met calcietplaten (platen van calciumcarbonaat). Dit maakt de verwarring alleen maar groter, want skeletten van calcietkristallen zijn een typische kenmerk van echinodermen. De staart met kalkringen herinnert aan de steel van de crinoide, verwanten van de zeelelies.

De primitieve dieren waren net als de chordaten tweezijdig symmetrisch en moesten zich met behulp van een haak als een soort mankepoot over de zeebodem voortslepen. 'We hebben er een op ware schaal nagebouwd om te kijken hoe ze zich over de zandgrond zouden voortbewegen', zegt Jefferies. Een serie structuren op de zijkant van de dieren zijn volgens de Britse onderzoeker kieuwspleten, maar dit wordt door andere paleontologen tegengesproken. Zij denken dat de calcichordaten afstammelingen zijn van een groep van uitgestorven echinodermen, de carpoiden, die ook tweezijdig symmetrisch waren.

Jefferies: 'De Zweedse zooloog Torsten Gislen was in de jaren twintig al tot de conclusie gekomen dat Calcichordata chordaten waren, maar zijn argumenten rammelden en daarom werd hij niet serieus genomen.'

Jefferies besloot zijn volledige paleontologische carriere aan de Calchicordata te wijden. Tot nu toe heeft hij twee hoofdgroepen onderscheiden, de cornuten en de mitraten. Aan de bron van deze beide groepen zouden de Soluta staan, waaruit mogelijk ook de echinodermen zijn voortgekomen, maar zeker is dat niet. Door het indelen van de Calcichordata bij de Chordata is de classificicatie van een groot aantal andere fossiele organismen een stuk eenvoudiger geworden, zegt Jefferies.

Calcichordata kwamen over de hele wereld voor, maar worden in fossiele vorm niet in grote aantallen gevonden. Zelf werkt Jefferies met een verzameling van ongeveer 400 fossiele Calcichordata die het Natural History Museum van een inmiddels overleden vrouw uit Schotland heeft gekregen. Bekende vindplaatsen zijn volgens Jefferies vooral Frankrijk en Marokko. Jefferies: 'Amateurpaleontologen gooiden de stenen tot voor kort vaak weg omdat ze dachten dat ze niet belangrijk waren. Dat zal nu wel veranderen.'

tekening: Placocystites forbesianus, een calcichordaat uit het Siluur. Links rug, rechts buik.