Al het groen op aarde heeft één voorouder

De grenzen van het plantenrijk zijn eindelijk in kaart gebracht. Een genoomanalyse van een obscure eencellige (Cyanphora paradoxa) wijst uit dat landplanten, groenalgen en roodwieren afstammen van één gemeenschappelijke voorouder, de oerplant (Science, 17 februari).

De belangrijkste mijlpaal in de evolutie van planten is het ontstaan van de bladgroenkorrel, het groene celorgaantje dat licht omzet in energie. Oorspronkelijk was de bladgroenkorrel een vrijlevende cyanobacterie in zee die werd opgeslokt door een roofcel. Binnen de cel werd de cyanobacterie niet verslonden, maar integreerde als bladgroenkorrel in zijn gastheer.

Roodwieren, algen, landplanten en een groep eencellige buitenbeentjes (de glaucophyten) dragen allemaal bladgroenkorrels in hun cellen. Biologen vragen zich al een poos af deze onderrijken één stamvader hebben, of dat ze afstammen van verschillende cellen die elk hun eigen cyanobacterie hebben opgeslokt.

Genanalyses gaven geen uitsluitsel en ook de glaucophyten gooiden roet in het eten. Plantenbiologen vinden deze zeldzame alg-achtigen maar vreemd. Zo is het membraantje rond hun bladgroenkorrels primitiever van samenstelling dan dat van echte algen. Waar deze zoetwatercellen precies vandaan kwamen, wist niemand.

Om het glaucophytenraadsel op te lossen, besloot een clubje biologen het complete genoom van één glaucophyt te bepalen, van Cyanophora paradoxa. Ze vergeleken dat DNA met dat van andere planten en wieren, en maakten van elk gemeenschappelijk gen een verschillende stamboom.

In meer dan 60 procent van de bomen bleken de genen van groenalg, landplant, roodwier en glaucofyt allemaal te herleiden tot één voorouder, de oerplant. Waarom niet 100 procent? In elk onderrijk zijn verschillende genen van de bladgroenkorrel overgeheveld naar het gastheergenoom, verschillende genen verloren gegaan en verschillende genen gedupliceerd. Elk gen kan dus weer een andere stamboom opleveren.

De biologen slaagden er dan ook niet in de plantenstamboom volledig op te helderen. Onduidelijk bleef of het nu de roodwieren waren die het eerst aftakten, of toch de glaucophyten. Die onzekerheid wijten de onderzoekers aan het feit dat er 1 miljard jaar is verstreken sinds de oorspronkelijke symbiose tussen roofcel en cyanobacterie. Dat zorgde voor veel genetische turbulentie in de voorouders van de verschillende onderrijken. Na 1 miljard jaar is die evolutionaire warboel moeilijk te reconstrueren.

Lucas Brouwers

    • Lucas Brouwers