Waterbeertje pikte andermans genen

Het waterbeertje draagt een recordaantal genen van andere soorten in zich. Juist die genen helpen hem om kou en droogte te overleven.

Beerdiertje, op een ingekleurde foto (gemaakt met een scanning elektronenmicroscoop).

Waterbeertjes, onzichtbaar kleine diertjes die overal wandelen waar vochtige grond is, hebben wéér een record gevestigd. Ze waren van alle dieren al het meest bestand tegen kou, hitte, zuurstofgebrek én straling – het is het enige dier dat enkele dagen overleeft aan de buitenkant van een ruimtesonde.

Ook blijken de beestjes genetisch uitzonderlijk. Ongeveer 17 procent van hun genen is gekopieerd van andere organismen. Dat ontdekte een Amerikaans team van genetici. Die genen zijn vooral van bacteriën ‘geleend’, maar ook van planten, schimmels en archaea (micro-organismen die even klein zijn als bacteriën). Voor de meeste dieren, waaronder mensen, ligt het percentage ‘geleende genen’ tussen 0,5 en 1,5 procent.

De Amerikaanse ontdekking, deze week online gepubliceerd in PNAS, zet de evolutie van het waterbeertje in een ander licht. Zijn extreme stressbestendigheid is niet alleen het resultaat van geleidelijke natuurlijke selectie, maar óók van het incorporeren van eigenschappen van bacteriën en andere organismen. Juist genen die voor stressbestendigheid zorgen, zoals die voor ‘heat shock proteins’, blijken in hun geheel van andere soorten overgenomen. Het Amerikaanse team voltooide de eerste DNA-analyse van een waterbeertje: de soort Hypsibius dujardini.

Waterbeertjes of beerdiertjes vormen een afzonderlijke diergroep, de Tardigrada met ruim duizend bekende soorten. Ze leven vooral op vochtige mossen en korstmossen, maar ook in de diepzee. Ze zijn de troeteldiertjes van veel biologen – dit jaar maakten twee liefhebbers er zelfs een prentenboek voor kleuters over (Tiny, Tiny Tardigrade). Het zal hun koddige verschijning zijn, overigens alleen met een microscoop zichtbaar: de meeste waterbeertjes zijn 0,3 tot 0,5 millimeter lang. Daarbij zijn ze tegelijk algemeen én ongewoon. Ze overleven bij temperaturen tussen –272 en 151 graden Celsius, en bij complete droogte. In dat geval veranderen ze in een soort spore (een ‘ton’).

Het Amerikaanse team, onder leiding van Thomas Boothby, speculeert dat juist droogte het waterbeertje ontvankelijk maakt voor de genen van bacteriën en andere omstanders. Genen lenen (‘horizontale genoverdracht’) komt veel voor in bacteriën, maar weinig bij dieren. Vreemd DNA wordt doorgaans uit cellen geweerd.

Droogte veroorzaakt bij waterbeertjes echter breuken in het DNA, en misschien ook beschadigingen van celmembranen. Daardoor zou ‘vreemd’ DNA de cellen kunnen binnenkomen en in het genenpakket worden opgenomen. Het waterbeertje heeft, op zijn beurt, die geleende genen vooral toegepast om in zwaar weer te kunnen overleven.

De Amerikanen zien hierin een opvallende overeenkomst tussen waterbeertjes en raderdiertjes. Deze Rotifera, die ook een afzonderlijke diergroep vormen, hebben na waterbeertjes het meeste vreemd DNA opgenomen (8 procent van hun genen). Ook raderdiertjes overleven zonder water, waarbij hun DNA op grote schaal breekt.

Raderdiertjes zijn de enige dieren die zich nooit seksueel voortplanten. Daarom is wel geopperd dat horizontale genoverdracht bij raderdiertjes een uitweg vormt om toch genetisch te variëren. Dat argument schuift Boothby terzijde, omdat Hypsibius-waterbeertjes soms wel seks schijnen te hebben. Meestal klonen ze zich.