Spieren ontstonden in evolutie tweemaal

De kwal Clytia hemisphaerica zwemt door de spieren in zijn klok samen te trekken. Foto’s Hanna Kraus

Een buidelwolf is geen wolf. De ‘duim’ van de panda is eigenlijk een polsbeentje.

En de spieren van een kwal zijn niet onze spieren. Dat is de verrassende uitkomst van een genetisch onderzoek dat donderdag verscheen in Nature. Kwallen gebruiken de spieren om zijn ‘klok’ samen te trekken, zodat hij zwemt. Sommige ribkwallen (hoofdgroep Ctenophora) hebben zulke spieren ook, in hun tentakels. Die spieren zijn dwarsgestreepte spieren, net als de skeletspieren van zoogdieren. Ook insecten, slakken en bijvoorbeeld wormen bewegen met dwarsgestreepte spieren. Alleen de allerprimitiefste dieren, zoals sponzen, hebben geen dwarsgestreepte spieren.

Zelfs onder de microscoop lijken de dwarsgestreepte spieren van kwallen en zeeanemonen op die van andere dieren. De strepen zijn de spiereiwitten actine en myosine, die om en om geplaatst zijn. De filamenten schuiven in elkaar als de spier aanspant.

En toch bestond er twijfel of die spieren in de stamboom van de dieren maar eenmaal waren ontstaan. Een internationaal team van evolutie- en ontwikkelingsbiologen, onder leiding van de Universiteit van Wenen, geeft nu uitsluitsel. Het team zocht naar de bouwstenen voor spieren in het DNA van 22 organismen. Niet alleen bij dieren, maar ook bij schimmels en eencelligen zoals amoeben.

Daaruit blijkt dat de genetische bouwstenen voor spieren ook voorkomen in organismen die helemaal geen spieren hebben. Zowel amoeben als schimmels bezitten een ‘basisset’ van spiergenen, zoals genen voor actine en myosine. Waarschijnlijk gebruiken ze die bij celdeling, of om van vorm te veranderen.

Cnidaria hebben die stoffen dus ook, maar ze blijken een andere fundamentele bouwsteen voor dwarsgestreepte spieren te missen: het ‘troponinecomplex’. Troponines verbinden actine en myosine. “Blijkbaar is de samentrekking van de spieren niet afhankelijk van troponine bij deze organismen”, moeten de Oostenrijkers concluderen. Waarvan dan wel, is onbekend. Ook andere bekende spiergenen ontbreken. De dwarsgestreepte spieren van kwallen enerzijds en mensen c.s. anderzijds líjken dus hetzelfde, maar zijn het niet. Dit is dus ‘convergente evolutie’, schrijven de biologen. De bouwstenen actine en myosine waren blijkbaar al aanwezig in de voorlopers van de meercellige dieren, waaruit de gestreepte spier zich tweemaal ontwikkelde. Dat is, blijkbaar, een goed systeem.

    • Hester van Santen