Vroege viervoeter zag wereld in kleur

De eerste viervoeters waren ‘vissen met pootjes’ en leken sterk op amfibieën. Zij zagen meer kleuren dan de mensen van nu. Dat maken onderzoekers op uit pigmenten in het netvlies van hun nauwste levende verwanten, de longvissen.

De Australische longvis is volgens Britse en Australische wetenschappers het oudste ‘levende fossiel’ van een gewerveld dier. Foto: AP ** ADVANCE FOR SUNDAY, DEC. 12 ** A Australian lungfish, recognized by its long, heavy body with large scales, small eyes and paddle-like pectoral and pelvic fins, is seen on display at Chicago's Shedd Aquarium Thursday, Dec. 2, 2004. The lungfish arrived at the Shedd in 1933 from an aquarium in Sydney, traveling from California to Chicago on the Shedd's famed railroad car, the Nautilus, in time to be displayed at the World's Fair that year. It's the aquarium's oldest fish. (AP Photo/M. Spencer Green) Associated Press

De eerste vissen die zich 380 miljoen jaar geleden met pootachtige vinnen aan land sleepten, zagen meer kleur dan de moderne mens. Dit betekent dat die vissen zelf en de rest van de natuur op het land toen waarschijnlijk al zeer kleurrijk waren.

Dat concludeert een team van biologen onder leiding van Helena Bailes van de universiteit van Manchester uit een analyse van genen voor kleurpigment in cellen van het netvlies van de Australische longvis Neoceratodus forsteri. De studie verscheen afgelopen donderdag in het gratis toegankelijke wetenschappelijke tijdschrift BMC Evolutionairy Biology. De longvis is volgens veel wetenschappers de nauwste levende verwant van die eerste ‘vissen met pootjes’ zoals Tiktaalik, een fossiel dat in 2004 is ontdekt op het Canadese Ellesmere Island. Longvissen ademen met hun kieuwen, maar kunnen ook lucht ademen als het water te ondiep is, of zuurstofarm.

„De conclusie dat longvissen meer kleuren zien dan mensen is zeker gerechtvaardigd”, zegt onderzoekster Bailes in een telefonische toelichting. „Ze zien ultraviolet licht en waarschijnlijk ook licht dat in de buurt komt van infrarood. Ze zien ook meer contrast. Dat kan nuttig zijn bij de jacht op kikkertjes en visjes. Ook in het paringsritueel, waarbij longvissen rondrollen en hun oranjerode buik tonen, spelen kleuren een belangrijke rol. ”

Deze aanwijzingen voor pigmenten in het netvlies van dieren uit de prehistorie zijn een van de weinige aanknopingspunten om te bepalen hoe kleurrijk de natuur op aarde miljoenen jaren geleden is geweest. Op het land leefden destijds al insekten en planten, hun kleur is niet bekend. Die blijft in fossielen doorgaans niet bewaard.

De manier waarop vroege vierpoters kleuren zien, verschilt van die van de vissen, en lijkt veel meer op die van de latere amfibieën. Het is ook geavanceerder dan de manier waarop zoogdieren kleuren zien. De Australische longvis heeft in zijn netvlies vier verschillende zogeheten kegelcellen, elk gespecialiseerd in een deel van het lichtspectrum. Ook amfibieën en vogels hebben vier verschillende typen kegelcellen, elk gekenmerkt door een specifiek pigment. Mensen hebben slechts drie verschillende kegelcellen (voor blauw, groen en rood licht). Daarnaast liggen in het netvlies ook staafjes die zorgen voor zicht gedurende de nacht.

Kegelcellen in het netvlies hebben zich in de loop van de evolutie snel aangepast aan de omgeving. Zo hebben de meeste zoogdieren maar twee kegeltjes, twee minder dan Tiktaalik. Bailes: „Ze zijn kleurenblind, althans bij mensen noemen we dat zo. Het betekent niet dat ze zien in zwart/wit, maar ze kunnen het verschil niet zien tussen groen en rood. Verschillen tussen licht met een hele lange golflengte [rood] en licht met een heel korte golflengte [blauw] zien ze wel.”

Bailes gaat ervan uit dat primitieve zoogdieren twee typen kegelcel verloren, omdat zij die als nachtdieren in hun vroege evolutie nauwelijks nodig hadden. Pas veel later in de evolutie kregen primaten er weer een kegeltje bij. Dat hielp hen bij het onderscheid tussen onrijpe en kleurrijke vruchten. De mens stamt af van zulke vruchtenetende primaten.

Dat de longvis vier verschillende kegelcellen heeft, wijst volgens Bailes op een nauwe verwantschap met andere viervoeters zoals amfibieën, reptielen (en vogels): „In beenvissen [de overgrote meerderheid van de nog levende vissen] zijn vijf verschillende pigmenten aangetoond in de kegelcellen in het netvlies. Mogelijk is dit een aanpassing aan de gevarieerde lichtomstandigheden onderwater [diep/ondiep, modderig/helder, red.]. Voor wat betreft de genen voor kleuren zien staat de longvis met zijn vier typen kegels dus dichterbij de amfibieën dan bij de beenvissen.”

Ondanks de relatief snelle aanpassing van kleurenvisie aan de leefomstandigheden in de evolutie denkt Bailes dat de kleurenvisie in longvissen honderden miljoenen jaren geconserveerd bleef. De Australische longvis Neoceratodus forsteri is de enige overlevende van een groep longvissen waarvan resten zijn teruggevonden in 135 miljoen jaar oude lagen gesteente. „Ze leven vandaag de dag in Australië in helder ondiep water”, zegt Bailes. „De vindplaats van de fossielen wijst erop dat dit milieu niet veel veranderd is.” Ook uiterlijk lijkt de Australische longvis sterk op de fossielen uit die tijd. „Deze longvis is in feite het oudste levende fossiel van een gewerveld dier”, zegt Bailes. „Naast de longvis is een andere prehistorische vis, de Coelacanth, een klassiek voorbeeld van een levend fossiel. Deze vis verscheen ruim vierhonderd miljoen jaar geleden al, maar het skelet van fossiele exemplaren wijkt toch wel enigszins af van het dier dat nu leeft.” De studie van Bailes is een aanwijzing dat niet de Coelacant, maar de longvissen de nauwste levende verwanten zijn van de dieren die 380 miljoen jaar geleden het vermogen ontwikkelden om aan land te gaan.

Tot voor kort is wel aangenomen dat longvissen, trage dieren met kleine oogjes, niet al te best zien. Het lijkt niet ingewikkeld om de genetische aanwijzingen voor kleurenvisie in het laboratorium te bevestigen. Bailes: „Dat soort experimenten willen we graag doen, maar deze vissen zijn groot. Om het zien van kleuren aan te tonen gebruiken onderzoekers aquaria waarin voedsel wordt verstopt in compartimenten die met verschillende kleuren worden belicht. Vissen van 1,20 tot 1,30 meter lang zijn voor dergelijke experimenten niet erg geschikt.”