Hollen en stilstaan

De evolutie van soorten verloopt op DNA-niveau vaak met horten en stoten. Dat was in fossielen wel eerder gezien, maar hoogst omstreden. Sander Voormolen

Tijdens de vorming van nieuwe soorten gaat de evolutie tijdelijk in een hogere versnelling. Britse evolutiebiologen onder leiding van Mark Pagel van de University of Reading hebben ontdekt dat ongeveer 22 procent van alle letterveranderingen in het DNA zijn toe te schrijven aan punctuele evolutie, korte episodes van grote evolutionaire verandering waarbij nieuwe soorten ontstaan (Science, 6 oktober).

De resultaten komen overeen met de theorie van het zogeheten ‘punctuated equilibrium’, in 1972 voorgesteld door de Amerikaanse paleontologen Niles Eldredge en Stephen Jay Gould. Deze theorie stelt dat de evolutie van soorten een kwestie van hollen en stilstaan is. Korte periodes van snelle evolutie (punctuations) worden afgewisseld met lange periodes van stabiliteit en onveranderlijkheid (equilibria). Zo’n patroon zagen Eldredge en Gould telkens weer opduiken in de opeenvolgende fossielen van evoluerende organismen. Nieuwe soorten zouden volgens hen ontstaan in de korte periodes van snelle evolutie.

De theorie van Gould en Eldredge was populair onder paleontologen maar lag altijd onder vuur bij genetici en evolutiebiologen, die hem veel te simplistisch vonden. Het zou volgens critici slechts een waarnemingseffect zijn dat van fossielen nooit overgangsvormen gevonden werden. Nu lijkt de theorie alsnog wetenschappelijke onderbouwing te krijgen uit onverdachte hoek.

Aan de telefoon ontkent Mark Pagel desgevraagd echter dat zijn resultaten fundament verschaffen aan de aloude theorie van Gould en Eldredge, hoewel hij er wel naar refereert in het Science-artikel. Blijkbaar is de naam van Gould te besmet in het genetische wereldje voor een openlijke steunbetuiging. Pagel: “In hun originele theorie gaan Gould en Eldredge er vanuit dat er niet-darwiniaanse veranderingen een rol spelen bij het ontstaan van soorten. Wij denken echter dat de snelle genetische veranderingen die wij zien, zijn opgetreden om heel goede darwiniaanse redenen [natuurlijke selectie, red.] .”

Pagel en zijn collega’s onderzochten 122 genetische stambomen van dieren, planten en schimmels, variërend van primaten en honden tot planten van de roos- en muntfamilie. Met een rekenkundige methode achterhaalden zij dat soortvormingen gepaard gaan met een versnelde evolutie. Hoe meer aftakkingen in een loot van de genetische stamboom, hoe groter de evolutionaire verandering.

doortikken

Pagel c.s. merken op dat zij weliswaar bewijs hebben gevonden voor periodes van hollen in de moleculaire evolutie, maar dat zij geen aanwijzingen vonden voor lange periodes van onveranderlijkheid. Er blijven namelijk steeds spontane mutaties in het DNA optreden: de ‘moleculaire klok’ tikt door. “De stilstand die Gould en Eldredge voorstelden, bestaat niet op genetische niveau”, zegt Pagel.

Dat hoeft echter geen probleem te zijn voor de geldigheid van de punctuated equilibrium-theorie, want veranderingen op moleculair niveau leiden meestal niet meteen tot morfologische veranderingen. Met andere woorden: de langzame moleculaire evolutie is meestal niet zichtbaar in fossielen, terwijl de grote, snelle veranderingen wel duidelijk sporen nalaten. Geneticus Rolf Hoekstra van Wageningen Universiteit noemt Pagels werk “een belangrijke publicatie”. Volgens Hoekstra levert hij een sterke aanwijzing voor het bestaan van ‘bursts of evolution’ op genetisch (en niet alleen morfologisch) niveau.

De constatering dat de moleculaire klok soms in de versnelling gaat, heeft gevolgen voor de genetische datering van de gemeenschappelijke voorouder van soorten, zeggen zowel Hoekstra als Pagel. Voor die berekeningen werd altijd aangenomen dat het aantal mutaties in de tijd constant is. De geschatte datering zal door de nieuwe ontdekking dus in het algemeen recenter worden. “We zullen per soort moeten bekijken of bijstelling nodig is”, aldus Pagel.

Volgens Hoekstra moet nog worden uitgezocht of de versnelde evolutie die geassocieerd is met soortsvorming veroorzaakt wordt door genetische drift (toevallige selectie van genvarianten) of door aanpassingsevolutie. Pagel wil daar wel op vooruit lopen: “Ik vermoed dat het voornamelijk gaat om adaptieve aanpassingen. Genetische drift speelt een ondergeschikte rol.”

    • Sander Voormolen