WW: De evolutie van meercelligheid

De woensdagmiddag is op Geencommentaar.nl Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland. Ook hier heeft GeenCommentaar ruimte voor gastloggers. Ditmaal voor Martijn ter Haar.

Als je kijkt naar een mens of een willekeurig ander dier, dan zie je een gigantische verscheidenheid aan gespecialiseerde celtypen. Het leven bestond oorspronkelijk uitsluitend uit eencellige organismen. Ergens in de evolutie moeten een aantal daarvan aan elkaar zijn gaan plakken en informatie zijn gaan uitwisselen zodat er een taakverdeling kon ontstaan. Hoe is dat gebeurd?

Monosiga brevicollis (Foto: Nature)

Nicole King, werkzaam aan de universiteit van Berkeley, en haar collega’s hebben daar een fascinerend onderzoek naar gedaan dat ze onder de prozaïsche titel “The genome of the choanoflagellate Monosiga brevicollis and the origin of metazoans.” hebben gepubliceerd in Nature. Ze hebben het genoom van de eencellige Monosiga brevicollis uitgeplozen. Sponzen bevatten cellen die verdacht veel op deze eencellige lijken, wat een goede aanwijzing was dat Monosiga brevicollis evolutionair dicht bij meercelligen staat. Dat blijkt inderdaad zo te zijn.

Verrassend veel van de eiwitten waarmee cellen aan elkaar hechten in meercelligen werden teruggevonden in deze eencellige. Wat hun functie daar is, is nog niet geheel duidelijk. Wel blijkt weer eens dat eiwitten in de loop van de evolutie van functie kunnen veranderen. Ook interessant is dat Monosiga brevicollis weliswaar bepaalde genen van meercelligen nog niet heeft, maar dat kleine onderdelen daarvan wel al verspreid over het genoom werden gevonden. Via een proces dat gene shuffling heet, zijn daaruit de genen in meercelligen ontstaan.

Het Nature artikel is waarschijnlijk wel erg zware kost voor een niet-bioloog. Gelukkig is er Pharyngula, het blog van de Amerikaanse wetenschapper PZ Myers die er een zeer duidelijke post over heeft geschreven. Het volledige titel wordt hierin helder uitgelegd, met gebruik making van de oorspronkelijk figuren.

  1. 2

    Amazing! Hoe zou het toch komen dat sponzen en eencellige (als je tenminste de juist pakt zoals je in de onderstaande link kunt lezen) zo op elkaar lijken. En dat terwijl sponzen net als net als elk willekeurig dier een een gigantische verscheidenheid aan gespecialiseerde cellen heeft… Och nee een spons is een oerdier wat bijna even simpel is als tig jaar geleden.

    Adhessie moleculen. Dat is natuurlijk wel vreemd. Waarom zou je die nu hebben. Je kan toch gewoon doorgroeien en je membranen laten fuseren tot 1 grote kluwe organisch materiaal. Of is het toch handig om moleculen te hebben die er voor zorgen dat je geen siamese meerling wordt, DNA kan uitwisselen op een handige manier en kan aan geven tot hier en niet verder. Dat is dus handig vanaf de eerste eencelligen tot de huidige organismen.

  2. 3

    @ Micha:
    Je eerste alinea begrijp ik niet helemaal. Dat een spons en Monosiga brevicollis op elkaar lijken is de bedoeling, want King et al. wilden nu net de evolutionaire overgang van eencelligen naar primitieve meercelligen bekijken.

    Bij het adhesieverhaal gaat het er niet om dat Monosiga brevicollis adhesiemoleculen heeft, want die hebben inderdaad heel veel bacteriën, maar dat die van Monosiga brevicollis sterk lijken op degenen die in meercelligen. Dat staat ook in het stuk op Pharyngula:
    “Note: sticky proteins and transcription factors are not unique to choanoflagellates and metazoans ? bacteria, plants, fungi, etc. all also have them. What this work is showing is that the choanoflagellates and metazoa (metazoa = meercelligen) share an idiosyncratic, special set of sticky molecules and transcription factors.”

  3. 4

    @3: De spons en de flagelaat lijken op elkaar omdat ze beiden tot de nazaten van een “oerdier” behoren zoals ook te lezen in de eerder opgegeven link.

    Dit onderzoek zegt iets over de evoltionaiere scheiding tussen dieren en andere organimsen b.v. schimmels . Niet over eencelling naar meercellig. Schimmels zijn immers ook meercellig.

  4. 6

    “Dit onderzoek zegt iets over de evoltionaiere scheiding tussen dieren en andere organimsen b.v. schimmels . Niet over eencelling naar meercellig.”

    Het gaat over de evolutie van eencellige dieren naar meercellige dieren. Het verschil met schimmels en planten wordt ook wel meegenomen, maar dat is niet de hoofdzaak. Zie ook fig. 1a: “The close phylogenetic affinity between choanoflagellates and metazoans highlights the value of the M. brevicollis genome for investigations into metazoan origins, the biology of the last common ancestor of metazoans (filled circle) and the biology of the last common ancestor of choanoflagellates and metazoans (open circle).”

  5. 7

    Nou zeg ik het (weer) slordig: een choanoflagellaat is natuurlijk geen dier, maar een eencellige die evolutionair dicht bij dieren staat.

  6. 8

    @5: De kop van het nature stuk is:

    The genome of the choanoflagellate Monosiga brevicollis and the origin of metazoans

    Metazoans voor de duidelijkheid zijn dieren. Het stuk gaat over de evolutie van dieren.

  7. 9

    @6: De definitie van een dier is dat het meercellig is.

    Even voor de duidelijkheid de vertaling van je qoute:

    De grote overeenkomst van het eencellige DNA met dierlijk DNA benadrukt de waarde van het erfelijke materiaal van Monosiga brevicollis(het eencellige beesje met staartje) voor onderzoek naar het ontstaan van dieren.

  8. 10

    Nou, dan is er iets mis met mijn sticky molecules, want elke avond spuit ik daar een lading van uit, maar die houdt mijn Monosiga breviblabla niet goed bijelkaar. Tenminste, ik kan het nauwelijks een diertje noemen. Awel, misschien hebben degenen hier die bevroeden dat ik geen meercellig wezen ben wel gelijk.