Evolutiebiologen halen DNA uit 30 miljoen jaar oude termiet

Entomologen (insektenkundigen) van het American Museum of Natural History in New York zijn erin geslaagd om DNA te isoleren uit een insekt van 30 miljoen jaar oud.

Het gaat om de uitgestorven fossiele termiet Mastotermes electrodominicus, bewaard gebleven in barnsteen afkomstig uit de Dominicaanse Republiek. De nieuwe vondst betekent een verbetering met 13 miljoen jaar van het vorige "DNA-ouderdomsrecord', dat dateert van 1989. Toen betrof het 17 miljoen jaar oud DNA, geëxtraheerd uit fossiele magnoliabladeren gevonden in de Amerikaanse staat Idaho.

Barnsteen is fossiele, verharde hars afkomstig van naaldbomen. Het doorschijnende materiaal wordt vooral veel gevonden rond de Oostzee en vormt al vele eeuwen lang de grondstof voor sierraden, halfedelstenen en luxe gebruiksvoorwerpen. In barnsteen worden af en toe insekten aangetroffen die in de groeiende harsdruppels gevangen zijn geraakt. Sommige van deze fossiele insekten zijn tientallen of zelfs honderden miljoenen jaren oud. Insekten bezitten geen mineraal skelet en fossiliseren daarom zelf niet of nauwelijks. Van de betrekkelijk zeldzame insektenfossielen zijn de meeste ingesloten in barnsteen.

De New Yorkse DNA-onderzoekers haalden, onder leiding van entomoloog Dave Grimaldi, vrijwel al het weefsel van de uitgestorven termiet uit het barnsteen en extraheerden daaruit het weinige overgebleven DNA. Om een indruk te krijgen van de evolutionaire verwantschappen met nu nog levende termietensoorten, concentreerden ze zich op een klein stukje DNA dat zich goed leent voor moleculaire vergelijking.

Met de zogeheten polymerase kettingreactie, een techniek voor het selectief vermeerderen (indien aanwezig) van stukjes DNA met een vooraf gespecificeerde basenvolgorde, wisten ze uit het extract een stukje van 200 baseparen te isoleren, behorend tot een gen waarvan de basenvolgorde in andere, thans nog levende insektensoorten goed bekend is. Op grond van dit gegeven stelden ze een moleculaire stamboom op. Een belangrijke uitkomst was, dat deze evolutionaire stamboom een ander vertakkingspatroon te zien gaf dan wanneer men hem uitrekende zonder gebruik te maken van de uitgestorven M. electrodominicus.

De onderzoekers tonen met dit resultaat aan dat de analyse van tientallen miljoenen jaren oud DNA niet alleen zeer wel mogelijk is, maar ook waardevolle evolutionaire inzichten kan opleveren. De jacht op oud DNA begon in de jaren tachtig met de clonering van DNA uit Egyptische mummies, een quagga (een in 1881 uitgestorven zebra-achtige uit zuidelijk Afrika) en een 40.000 jaar oude mammoet. Pas sinds enkele jaren richt men zich ook op fossiel materiaal van vele miljoenen jaren oud.

Het is chemisch gezien verwonderlijk dat DNA na een periode van 30 miljoen jaar nog voldoende intact is voor dergelijke studies. Het DNA-molecuul is kwetsbaar onder vochtige omstandigheden, maar ook wanneer het onder droge condities bewaard blijft zou het eigenlijk in een jaar of 25 miljoen geheel moeten afbreken. Mogelijk zorgt de fossilering in barnsteen voor een langere levensduur.

Niettemin gaat de race naar steeds ouder DNA door. Alhoewel de betrokken onderzoekers in koor beweren dat het niet om ouderdomsrecords gaat maar om de evolutionaire interpretatie die men aan de resultaten kan geven, zijn het toch de records die steeds de vooraanstaande tijdschriften halen en veel publiciteit krijgen. De New Yorkse groep publiceerde zijn resultaat vrijwel op het zelfde moment als een concurrerend team van de University of California Berkeley, dat DNA van eveneens 30 miljoen jaar oud uit een in barnsteen gevangen bij haalde.

Hoewel de stabiliteit van het DNA de onderzoekers zorgen baart, laat men niet na nog verder terug te kijken. De New Yorkse groep gaat nu proberen DNA te isoleren uit 80 miljoen jaar oude vliegen in barnsteen uit het Canadese Alberta. Edward Colenberg, de geneticus van Wayne State University die het nu gesneuvelde magnoliablad-record van 17 miljoen jaar op zijn naam schreef, richt zich op 100 miljoen jaar oude fossiele bladeren uit Nebraska. Brian Farrell, een entomoloog van de University of Colorado, heeft al voorzichtig te kennen gegeven "positieve resultaten' te hebben behaald bij de extrahering van DNA uit 200 miljoen jaar oude fossiele vissen. En Noreen Tuross, een medewerkster van de Smithsonian Institution, gaat zelfs een poging doen om DNA te isoleren uit 400 miljoen jaar oude armpotige schelpdieren (brachiopoden). Wanneer deze en soortgelijke pogingen werkelijk bijdragen tot een verdieping van de evolutionaire interpretatie, zal de wetenschap een nieuwe onderzoeksdiscipline rijk zijn: de moleculaire paleontologie. (Science, 25 sept.)