Nieuws

Berkenspanner in ere hersteld

De berkenspanner, ook wel bekend als de peper-en-zoutvlinder () is een schoolvoorbeeld van natuurlijke selectie - de vlinder is bijvoorbeeld een deel van de naamstrook van deze website. De evolutionaire geschiedenis is genoegzaam bekend: In deze oorspronkelijk witte, gespikkelde vlindersoort ontwikkelde zich in de loop van de 19de eeuw een donkere variant, de Biston betularia carbonaria. Door de luchtvervuiling tijdens de industriële revolutie was deze aanvankelijk zeldzame variant succesvol, omdat hij minder opviel op de door roet donker gekleurde berkenschorsen. Toen strengere normen voor roetvervuiling van kracht werden in de jaren 1970 werden de boomschorsen weer lichter, en verspreidde de bleke variant zich weer meer.
Welk bewijs is er voor dit evolutionaire scenario? In het midden van de 20ste eeuw toonden experimenten van Kettlewell aan dat vogels de vlinders wel degelijk opaten, en dat vogels minder geneigd waren exemplaren te eten die minder opvielen tegen de achtergrond. Deze experimenten werden echter bekritiseerd. Zo had men bijvoorbeeld kritiek op het feit dat men vaak dode vlinders vastpinde op de schors, een onnatuurlijke situatie. Er werd gesuggereerd dat de dieren niet met gespreide, maar met gesloten vleugels rusten (en dat ziet er bij zowel de donkere als de bleke varianten hetzelfde uit). Bovendien zouden niet vogels, maar vleermuizen (die vooral op het gehoor jagen) de voornaamste predatoren van de berkenspanners zijn. Door deze golven van kritiek begon men te twijfelen aan de evolutionaire verklaring. Deze twijfels waren koren op de molen van anti-evolutionaire denkers zoals creationisten: als de veranderingen in kleur van de peper-en-zoutvlinder, het schoolvoorbeeld van natuurlijke selectie, niet werden veroorzaakt door natuurlijke selectie, zag het er niet goed uit.
In respons op deze methodologische kritiek startte Michael Majerus een groot experiment waarbij hij meer dan 4000 berkenspanners uitzette in een tuin in Cambridgeshire, UK, met grote netten die beletten dat de vlinders konden wegvliegen uit de tuin. Hij had zowel donkere als lichte exemplaren uitgezet. Significant meer donkere exemplaren verdwenen (werden opgegeten) dan lichte. Daarnaast observeerde hij wilde berkenspanners; uit die observaties bleek dat de vlinders wel degelijk op boomstammen rusten met gespreide vleugels. Deze twee observaties samen suggereren sterk dat er inderdaad recent een selectie is tegen de donkere variant, en dat deze wordt gedreven door de predatie door vogels.
Majerus stierf voor hij deze observaties kon publiceren, maar een team biologen heeft zijn observaties postuum gepubliceerd in Biology Letters.

Oudste dieren 100 miljoen jaar ouder dan eerder aangenomen

Bob Brain en collega's beschrijven in het tijdschrift South African Journal of Science de oudste dieren die tot nog toe zijn ontdekt. Het betreft sponsachtige organismen in Namibische rotsen. Ze zijn niet erg groot: tussen 0.3 mm en 5 mm. Hun leeftijd is wel indrukwekkend, 760 en 550 miljoen jaar oud, wat minstens 100 à 150 miljoen jaar eerder is dan de tot nu toe geaccepteerde datering voor het ontstaan van de dieren.

Dankzij een steeds toenemende kennis van het fossiele bestand krijgen paleontologen een steeds beter gezicht op de evolutie van de oudste levensvormen. De vroegste ontdekking van een precambrisch fossiel vond plaats in de jaren 1950, in Groot Brittannië. Volgend op die ontdekking kon men ook eerdere vondsten uit Australië en Namibië correct identificeren als fossielen. De meesten daarvan stammen uit het Ediacarium (635-542 miljoen jaar geleden). Toch blijkt uit moleculaire klokken, de methode waarbij men de vroegste gemeenschappelijke voorouder berekent door een analyse van het DNA van verwante soorten, dat dieren reeds veel vroeger evolueerden, tot wel 300 miljoen jaar voor de cambrische explosie.
De oudste fossiele dieren dateren bijna allemaal van 550 miljoen jaar geleden of jonger, een periode na een reeks ijstijden waarin de aarde sterk afkoelde door de afname van CO2.
De vondst van Brain et al. heeft een complexe, meercellige rigide structuur die erg lijkt op die van hedendaagse sponzen. Dit stemt overeen met moleculaire analyse van huidige dieren, die suggereert dat de oudste gemeenschappelijke voorouder van de huidige dieren een sponsachtige was.
Het artikel is vrij beschikbaar op de volgende website: http://www.sajs.co.za/index.php/SAJS/article/view/658/966

Artikel over de foutieve taxonomie in de Atlas of Creation

Thierry Backeljau, verbonden aan de Universiteit van Antwerpen en het KBIN, publiceerde recent een artikel waarin hij taxonomie gebruikt om de argumenten in Harun Yahya's Atlas of Creation onderuit te halen. Het artikel (in het Engels) is hier (pdf versie) vrij beschikbaar.
De abstract luidt as volgt: The present work aims at illustrating how taxonomy can provide an essential contribution to debunk creationist anti-evolutionary arguments. It does so by scrutinizing the taxonomic basis of the “Atlas of Creation”, the major opus of the Turkish creationist consortium operating under the pen name Harun Yahya. The basic aim of the Atlas of Creation is to prove that evolution does not occur by showing that fossil and recent organisms are identical, i.e. have not changed since their divine creation. However, the taxonomic foundation onto which this argument is built is completely flawed, up to the point of being hilarious. As such the Atlas of Creation has not the slightest biological credibility, let alone that it would represent a serious challenge for evolutionary theory. So taxonomy can indeed effectively contribute to countering creationist theories.

Waarom hebben primaten zulke verschillende gezichten?

Primaten (waaronder apen en mensapen) hebben heel diverse gezichten. Er zijn verschillen in kleur (e.g., vuurrood, blauw, wit, bruin, zwart), versieringen zoals snorren, baarden, haartoefjes op de kruin, borstelige wenkbrauwen, de grootte en kleur van de ogen, en dergelijke meer. De diversiteit bij apen van de Nieuwe Wereld is het meest uitgesproken: gezichten tenderen kleurrijk te zijn, en erg veel versieringen te vertonen. Apen van de Oude Wereld en mensapen hebben eerder saaie gezichten, zonder veel versieringen en kleuren.

Biologen van UCLA onder leiding van Sharlene Santana formuleerden een evolutionaire hypothese voor deze diversiteit: primaten die in sociale groepen leven vertrouwen op het herkennen van gelaatsuitdrukkingen bij hun soortgenoten. Primaten die solitair zijn of in kleine groepen leven met minder complexe sociale structuren kunnen zich daarentegen meer kleuren en versieringen permitteren. Die gezichtsversieringen kunnen zich bijvoorbeeld ontwikkelen als gevolg van seksuele selectie.
De auteurs onderzochten het gezicht van 129 mannelijke exemplaren van apen uit de Nieuwe Wereld. Op basis van kleur, versieringen en structuur kenden zij elk individu een score toe die de complexiteit van het gezicht aangeeft. Ze vonden sterke ondersteuning voor een correlatie tussen grotere groepen en minder versierde gezichten.
De correlatie was erg sterk: hoe groter de groep, hoe kaler en eenvoudiger het gezicht. Een eenvoudig, kaal gezicht laat zich makkelijker lezen. Gezichtsuitdrukkingen, zo wist Darwin reeds, spelen een belangrijke rol in het sociale leven van primaten. Ze drukken woede, angst, en welwillendheid uit. Indviduen met eenvoudige gezichten in complexe, grote sociale groepen hebben een voordeel omdat hun soortgenoten makkelijker hun gelaatsuitdrukking kunnen lezen, wat de interactie met anderen verbetert.
Toegepast op de mens, zien we dat deze hypothese voorspelt dat mensen (die de grootste en meest complexe groepen hebben van alle primaten) een zeer eenvoudige gelaatsstructuur hebben. Het gezicht van de mens is kaal en onversierd (op gelaats- en kruinbeharing na), en vertoont zeer weinig kleurverschillen: de huid is egaal van kleur, en de enige kleurverschillen concentreren zich in de mond, ogen en wenkbrauwen, die erg belangrijk zijn voor het uitdrukken van emoties, en die door het kleurverschil worden geaccentueerd.

Palmvarens zijn geen levende fossielen

Sommige soorten, zoals ginkgo's, coelacanthen en degenkrabben, behoren tot groepen die vroeger veel talrijker waren dan nu. Dergelijke organismen worden vaak 'levende fossielen' genoemd, vooral wanneer hun morfologie (vormgeving) erg goed lijkt op die van hun voorouders. Palmvarens worden beschouwd als een klassiek voorbeeld van een levend fossiel. Zij bestaan bestaan al erg lang, en genoten hun grootste diversiteit tijdens het Jura-Krijt tijdperk (200 miljoen tot 66 miljoen jaar geleden), toen ook de dinosauriërs hun hoogtij vierden. Ze kwamen echter in concurrentie met bloeiende planten, waaronder een groot aantal moderne bomen, die niet op naakte zaden maar op de bevruchting van insecten rekenen (Palmvarens zijn naaktzadig; de bevruchting gebeurt via windbestuiving). Als gevolg daarvan verminderde hun diversiteit. Palmvarens vandaag lijken erg goed op hun voorouders honderden miljoenen jaren geleden: hun morfologie is quasi onveranderd, zoals te zien op de afbeelding. Daardoor meenden onderzoekers tot nu toe dat de huidige palmvarens zonder veel veranderingen afstammelingen zijn van soorten die 200 miljoen jaar geleden.

Uit recente moleculaire analyse (i.e., analyse van het genetisch materiaal) van de huidige palmvarens, gepubliceerd in Nature, blijkt dit beeld niet te kloppen. Hieruit blijkt dat de ongeveer 300 soorten palmvarens vandaag afstammen van een zeer klein aantal voorouders. De bottleneck (periode waarin de soort bijna uitstierf) vond plaats tijdens het Mioceen, wat amper 12 miljoen jaar geleden is. We kunnen hieruit concluderen dat palmvarens geen levende fossielen zijn. Helaas hebben vele levende fossielen, waaronder de ginkgo, slechts één overlevende soort, waardoor het niet mogelijk is om een moleculaire datering te maken van de ouderdom ervan (men heeft minstens 2 soorten nodig om de moleculaire klok te 'kalibreren').

Reeds 45000 jaar geleden mensen in Noordwest Europa

Twee melkkiezen uit Italië (zie figuur) en een kaakfragment uit het Verenigd Koninkrijk zijn de oudste restanten van Homo sapiens in Europa. De nieuwe datering van deze fossielen ligt tussen de 45000 en 41000 jaar. De datering is belangrijk om twee redenen. Ten eerste dicht het een hiaat tussen de oudste modern menselijke fossielen en de oudste modern menselijke werktuigen. Hoewel er in Europa diverse stenen werktuigen die worden toegeschreven aan Homo sapiens van ca. 43000 jaar oud zijn, zijn fossiele resten van anatomisch moderne mensen uit dezelfde periode erg zeldzaam.

Ten tweede, de datering suggereert dat anatomisch moderne mensen en Neanderthalers langer op dezelfde plaats samen leefden dan eerder werd aangenomen. De twee melkkiezen van Italië (Grotta del Cavallo, Apulia) zijn onomstreden afkomstig van anatomisch moderne Homo sapiens. Cavallo is een belangrijke vindplaats van een technologische industrie die wordt geassocieerd met Neanderthalers, het Uluzien. Deze technologie is een stuk complexer dan de gebruikelijke Neanderthaler werktuigen, en omvat ondermeer ivoren werktuigen en lichaamsversiering (bijvoorbeeld kralen). Sommige auteurs, zoals Francesco d'Errico, stelden op basis van de ouderdom van het Uluzien dat de Neanderthaler makers ervan zelf verantwoordelijk waren voor deze technologische innovaties, met andere woorden: Neanderthalers zouden onafhankelijk van Homo sapiens deze innovaties hebben bedacht. Maar deze redenering was gebaseerd op het feit dat Homo sapiens fossielen pas veel later verschenen dan de Uluzien industrie. Het feit dat de melkkiezen in Cavallo duidelijk Homo sapiens tanden zijn, maakt deze hypothese een stuk minder waarschijnlijk.

Natuurlijke selectie en menselijke vervuiling

Door de mens veroorzaakte vervuiling speelt een belangrijke rol in natuurlijke selectie. Het klassieke voorbeeld is de berkenspanner, een mot die verkleurde van wit naar grauw toen de berken waarop hij zat grauw werden door de luchtverontreiniging.
Een recenter mooi voorbeeld is de resistentie van bepaalde vissoorten tegen PCBs. In de Verenigde Staten werd het vrij dumpen van PCBs in water enkele decennia geleden reeds verboden, maar tussen ca. 1945 en 1975 werden er veel PCBs geloosd in het water van de Hudson rivier. Sporen daarvan zijn nog steeds te vinden in het water. PCBs, die worden gebruikt om isolatiemateriaal, koelmateriaal en verpakkingen te maken, zijn erg toxisch voor vissen. Antlantische vissen (Microgradus tomcod) ontwikkelden een resistentie tegen PCBs door een kleine mutatie. PCBs zijn dodelijk omdat ze zich binden aan het eiwit AHR (atol hydrocarbon receptie), waardoor dit eiwit niet goed meer functioneert, en de genexpressie wordt verhinderd. Microgradus tomcod heeft een ongewone AHR molecule, waarin twee aminozuren ontbreken. Deze gewijzigde versie van AHR bindt niet zo makkelijk aan PCBs, waardoor de vissen die het gen dragen dat de nieuwe versie van AHR aanmaakt, immuun zijn aan PCB vergiftiging.

Er is een gelijkaardige situatie bij New Bedford killivissen. Deze vissen hebben geen ontbrekende aminozuren in hun AHR eiwitten, maar variaties in de manier waarop ze verbonden zijn. Ook deze variaties maken dat PCBs minder goed kunnen binden aan het AHR eiwit. Beide vissoorten illustreren hoe zelfs de kleinste genetische mutaties adaptief kunnen zijn.

Waarom chimpansees geen Alzheimer krijgen

Een van de uitdagingen van de moderne geneeskunde zijn neurodegeneratieve aandoeningen, zoals Alzheimer en Parkinson syndroom. Door de steeds toenemende levensverwachting stijgt het aantal patiënten met dergelijke aandoeningen. Maar zelfs als we hen buiten beschouwing laten, vertoont ook het normale menselijke brein ouderdomsverschijnselen, zoals een minder goed werkgeheugen. Vanaf de middelbare leeftijd (ca 50 jaar) begint bij de meeste mensen het hersenvolume geleidelijk aan af te nemen. Is dit ook zo bij andere mensapen?
Sherwood en collega's, in een recent artikel in de Proceedings of the National Academy USA vergeleken de effecten van ouderdom in de hersenen bij de mens en bij chimpansees. Wanneer chimpansees eind de dertig worden, beginnen ze fysieke ouderdomsverschijnselen te vertonen. Desondanks is hun brein nog in excellente conditie: er is nauwelijks sprake van een vermindering in hersenvolume. In hun staalname van oudere mensen bleek er wel degelijk een vermindering in hersenvolume te zijn. De auteurs keken toen naar het effect van leeftijd: aangezien chimpansees zelden ouder dan 40 worden, waren de oude chimpansees significant minder oud dan de oude mensen in hun studie. Zodra ze dit verschil in rekening brachten, verdween het effect. Het menselijke brein begint dus pas te verouderen op het moment waarop andere mensapen al dood zijn.

Tijdens de menselijke evolutie heeft een sterke toename van de levensverwachting plaatsgevonden. Hoewel mensen voor de ontwikkeling van de geneeskunde minder oud werden dan nu, waren leeftijden van 50 en zelfs 60 jaar niet ongewoon bij prehistorische jagers-verzamelaars. Er zijn diverse theorieën die deze hogere levensverwachting bij de mens verklaren, waaronder de grootmoederhypothese, die stelt dat zorg door grootouders (voornamelijk grootmoeders) selectiedruk heeft uitgeoefend op de levensduur.
De hoge ouderdom die mensen kunnen bereiken heeft echter ook een prijs: wij zijn de enige primatensoort waarbij er een merkbare cognitieve achteruitgang plaatsheeft bij gevorderde leeftijd.

Oudste voorouder placentale zoogdieren gevonden

De oudste eutheria, de directe voorouderlijke groep waar de huidige placentale zoogdieren (zoogdieren met een baarmoeder en placenta) uit afstammen, is recent ontdekt in Noordoostelijk China. Het opmerkelijk goed geconserveerd fossiel, Juramaia sinensis, was 160 miljoen jaar oud, en leek op een spitsmuis. De tanden zijn typerend voor de eutheria, het heeft 3 molaren en 5 premolaren. Aangezien de eutheria niet de buideldieren omvatten, wijst dit fossiel uit dat de spitsing tussen de mammalia en marsupalia (placentale zoogdieren en buideldieren) eerder plaatsvond dan gedacht. De splitsing tussen beide groepen werd tevoren geschat op 120 miljoen jaar, gebaseerd op fossiel onderzoek.
De beschrijving van dit fossiel is te vinden in het vakblad Nature, http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7361/full/nature10291.html.

Mensen uit donkere omgevingen hebben grotere hersenen en ogen

De intensiteit en lengte van de hoeveelheid licht die de Aarde bereikt heeft een invloed op de grootte van de ogen en hersenen bij vogels en primaten. Zoals op de foto te zien is, hebben nachtvogels en nachtprimaten vaak zeer grote oogballen, die hen in staat stellen ook kleine hoeveelheden licht op te vangen.

Eiluned Pearce en Robin Dunbar toonden aan dat dit patroon ook geldt voor de mens. Mensen die in omgevingen leven met minder licht hebben kleinere oogballen vergeleken met mensen die in lichtere omgevingen leven. De auteurs vonden een sterke correlatie tussen de gemiddelde grootte van de oogbal en de klimaatgordel: groepen in noordelijke omgevingen hadden grotere ogen dan die in zuiderse landen. De grootte van hersengebieden die instaan voor de verwerking van visuele informatie correleren ook met lichtintensiteit, wat kan verklaren waarom mensen in koudere (en dus vaak ook donkere) omgevingen een grotere herseninhoud hebben in vergelijking met mensen in warmere omgevingen. Desalniettemin bleek er geen verschil te zijn in de nauwkeurigheid van visuele perceptie tussen mensen in warme of koude omgevingen: onder hun natuurlijke omgevingsomstandigheden blijken mensen uit gebieden met weinig licht even goed te zien als mensen uit gebieden met veel licht. Natuurlijke selectie moet dus meer materiaal steken in hersenen en ogen bij mensen die leven in een donkere omgeving om hetzelfde niveau van gezicht te krijgen als mensen in een klaardere omgeving.