Dankzij sponzen kwam er eindelijk zuurstof in zee

Sponzen waren de wegbereiders voor de rest van het dierenrijk

De gewone broodspons fot wiki commons

De allereerste dieren konden leven in een oceaan die arm was aan zuurstof. Deze primitieve sponsdieren filterden het zeewater, waardoor het helderder werd én meer zuurstof op kon nemen.

Onderzoekers gingen er tot nu toe van uit dat dieren zoals sponzen pas konden evolueren toen er veel zuurstof in het water zat. Ongeveer 635 miljoen jaar geleden steeg de zuurstofconcentratie in de atmosfeer en oceanen sterk. Omdat de oudste fossielen van dieren uit deze tijd stammen, was het idee dat zuurstof hun evolutie mogelijk had gemaakt.

Maar sommige onderzoekers hebben een radicaal andere kijk ontwikkeld op de rol van zuurstof bij het ontstaan van dieren. Zondag zetten vijf aardwetenschappers in Nature Geoscience de argumenten op een rijtje waarom ze denken dat dieren zélf de oceaan van zuurstof hebben voorzien.

De eerste dieren waren waarschijnlijk sponsachtige filterdieren. De oudste duidelijk herkenbare fossielen van sponzen zijn 540 miljoen jaar oud (het Cambrium), maar uit DNA-onderzoek blijkt dat de laatste gemeenschappelijke voorouder van alle sponzen 800 miljoen jaar geleden leefde. De eerste sponzen filterden het kleinste plankton uit het water. Bacteriën die tot dan toe het organische materiaal afbraken en grootverbruikers van zuurstof waren, hadden zo minder te eten. Daardoor bleef er meer zuurstof in het water. Omdat sponzen vooral klein plankton eten, was groter plankton vanaf de sponzentijd in het voordeel. En groter plankton zinkt sneller de diepte in dan bacteriën, waardoor die bacteriën in hogere waterlagen minder zuurstof opmaakten.

Het betoog sluit aan bij een sponzenexperiment dat op 18 februari verscheen in Proceedings of the National Academy of Sciences. Onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Denemarken lieten toen zien dat sponzen kunnen gedijen bij een zuurstofgehalte dat maar een fractie is van dat van vandaag de dag. De onderzoekers plukten gewone broodsponzen (Halichondria panicea) uit een Deens fjord en stelden de dieren bloot aan zuurstofarm water. De gewone broodspons is een veelvoorkomende spons, die ook in Nederlandse wateren leeft. De onderzoekers schroefden het zuurstofniveau van het water langzaam terug, tot nog maar een half procent van het zuurstofgehalte van onze atmosfeer. Tien dagen lang moesten de sponzen het volhouden. Tussendoor keken de onderzoekers of de dieren nog aten en ademden.

Alle sponzen overleefden het experiment. Eén ‘individu’ hield het zelfs nog drie weken met weinig zuurstof uit nadat het experiment al beëindigd was. De spons was zelfs nog een beetje gegroeid.

De biologen vinden het niet vreemd dat een spons met zo weinig zuurstof toekan. Een spons is eigenlijk niets meer dan een skelet en een pompsysteem, schrijven ze. Binnenin de spons wordt water rond gepompt door cellen met zweepstaartjes die de wand van het skelet bekleden. Dit zijn de enige cellen die energie verbruiken en ze zijn altijd in contact met zeewater waar ze zuurstof uit kunnen opnemen.

In vroege oceanen met weinig zuurstof kunnen makkelijk sponzen hebben geleefd, concluderen de biologen. „Het ontstaan van dierlijk leven is niet afhankelijk van een toename van zuurstof”, schrijven ze. Ook andere vroege dieren hadden waarschijnlijk een laag zuurstofbehoefte, denken de onderzoekers. Een wormpje van een halve millimeter zou toe moeten kunnen met een promille van het huidige zuurstofniveau.

Sponzen waren de wegbereiders voor de rest van het dierenrijk, schrijven de onderzoekers in Nature Geoscience. Toen er eenmaal genoeg zuurstof in de oceanen zat, konden snelle roofdieren evolueren, met ogen, vinnen en een maag.

    • Lucas Brouwers