UGent

Nieuws

Reeds 45000 jaar geleden mensen in Noordwest Europa

Benazzi et al. Early dispersal of modern humans in Europe. Nature, 2011, doi:10.1038/nature10617

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.

tanden
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

Isaac Wirgin et al., Science, vol 311, 2011, Whitehead et al., Proc. R. Soc. B published online 6 Ju - http://www.economist.com/node/21534749?goback=%2Egde_48191_member_77852275

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.

killivis
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

Chet C. Sherwood et al., PNAS 2001, vol. 108, no. 32, 13029–13034, - PNAS 2001, vol. 108, no. 32, 13029–13034, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1016709108

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.

oude chimp
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

Zhe-Xi Luo, Chong-Xi Yuan, Qing-Jin Meng & Qiang Ji - Nature 476, 442–445 (25 August 2011) doi:10.1038/nature10291

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.

Juramaia sinensis

Mensen uit donkere omgevingen hebben grotere hersenen en ogen

Eiluned Pearce en Robin Dunbar, Biol. Lett. doi: 10.1098/rsbl.2011.057 - Biology Letters, doi: 10.1098/rsbl.2011.057

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.

grote ogen
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.

Electroreceptie bij dolfijnen

Nicole U. Czech-Damal - Proc. Royal Society London B. doi:10.1098/rspb.2011.1127

Diverse vissoorten en amfibieën zijn in staat elektrische impulsen in hun omgeving waar te nemen, maar in zoogdieren werd dit vermogen tot nu toe enkel bij vogelbekdieren geattesteerd. Bij vissen en amfibieën gebeurt electroreceptie door middel van een speciaal orgaan, het zijlijn orgaan. Bij het vogelbekdier bevinden zich receptoren in de snavel, waardoor het dier in staat is elektrische impulsen van prooidieren op te vangen. Wanneer vogelbekdieren onder water foerageren, sluiten ze hun ogen en orgen zelfs helemaal af, en vertrouwen ze exclusief op de electroreceptie.
De Guiana dolfijn (Sotalia guianensis) is het tweede zoogdier waarvan men heeft kunnen vaststellen dat het in staat is elektrische impulsen op te vangen, zo stellen Nicole U. Czech-Damal en collega's in Proceedings of the Royal Society.

dolfijn
Op de snuit van deze dolfijnen bevinden zich kleine gaatjes, die afstammen van de snorharen in ancestrale zoogdieren (zie afbeelding). Tevoren dachten onderzoekers dat dit rudimentaire overblijfselen waren van vroegere adaptaties, die nu geen nut meer hebben. Maar nu blijkt dat Guiana dolfijnen de organen in deze gaatjes gebruiken om elektrische signalen op te vangen. De gaatjes bevatten een dicht netwerk van gevoelige cellen die reageren op veranderingen in elektrische lading. Dit is een mooi voorbeeld van convergente evolutie, aangezien de anatomie van deze receptoren een geheel andere evolutionaire weg heeft gevolgd dan de snavel van het vogelbekdier of het zijlijn orgaan van vissen.

Klimaatsverandering en de impact op kleur bij bosuilen

Patrik Karell, Kari Ahola, Teuvo Karstinen, Jari Valkama & Jon E. Brommer - Nature Communications 2, vol 208 doi:10.1038/ncomms1213

Omdat soorten goed aangepast moeten zijn aan klimatologische omstandigheden, kan men verwachten dat de recente globale klimaatsverandering een substantiële impact heeft op de evolutie van planten- en diersoorten. Toch is bewijs hiervoor vooralsnog beperkt, vermoedelijk omdat het onderzoek naar klimaatgedreven evolutionaire veranderingen een jong domein is.
Het standaardvoorbeeld van micro evolutie (betrekkelijk kleine evolutionaire veranderingen) is de berkenspanner, waarover op deze site diverse artikelen te vinden zijn. De pluimage van de bosuil (Strix aluco) is een ander voorbeeld, recent gepubliceerd in Nature Communications. Deze roofvogel komt voor in grote delen van de gematigde klimaatszones in Europa. Hun pluimage kan twee kleuren aannemen: bruin (genetisch dominant) of grijs (genetisch recessief), zie foto. De bruine variant is opvallender in de sneeuw; er treedt daarom sterke selectie op tegen dit genotype, zeker tijdens winters waarin veel snel valt. Daarom lag de frequentie van de bruine variant steeds lager dan die van de grijze variant.

bosuil
De globale klimaatsverandering leidde de afgelopen 30 jaar echter tot zachtere winters met minder sneeuw in Europa, waardoor de overlevingskansen van bruine bosuilen sterk toenam. De auteurs observeerden een toename in het bruine fenotype tussen 1981 en 2008, vooral tijdens de afgelopen 10 jaar. De auteurs weten niet wat deze sterke toename kan verklaren. Aangezien de frequentie van de bruine variant overal in Europa is toegenomen, is genetische drift onwaarschijnlijk. Misschien zijn er selectieve voordelen verbonden aan bruine genotype (het is mogelijk dat een heterozygoot individu met zowel het bruine als het grijze allel een voordeel heeft, bijvoorbeeld wat betreft immunologie.
Dit article is Open access en kan hier worden verkregen: http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n2/full/ncomms1213.html?WT.ec_id...

Waar komt de handige zesde vinger bij de mol vandaan?

Christian Mitgutsch, Michael K. Richardson, Rafael Jiménez, José E. Martin, Peter Kondrashov, Meri - Biology Letters, doi: 10.1098/rsbl.2011.0494

Mollen hebben naast de gebruikelijke vijf vingers een extra 'pseudovinger', die zich vlak naast hun duim bevindt. Daarin zijn ze niet uniek. Ook de reuzenpanda heeft een extra duim. Hoewel huidige landdieren standaard vijf vingers hebben aan elke poot, was dit niet het geval bij de vroegste landdieren, zoals Acantostega. Toen deze vroege amfibieën zich op het land begaven, was er meer variatie in dactylie (aantal vingers) dan vandaag, en was het niet ongebruikelijk dat soorten vijf, zes, zeven en soms zelfs acht vingers bezaten.

mol
De anatomie van de poot van diverse soorten mollen (vanaf tweede van links) vergeleken met de anatomie van een spitsmuis (helemaal links). De extra vinger is donker weergegeven.

Hoe is de extra duim van de mol ontstaan? Om dit te onderzoeken, vergeleken Christian Mitgutsch en collega's de ontwikkeling van de extra duim bij mollen en bij hun dichtste levende verwanten, de spitsmuizen (recent gepubliceerd in Biology Letters. Spitsmuizen hebben geen extra duim. Daaruit konden de onderzoekers afleiden dat de extra duim van de mol - net als bij de panda - geen echte vinger is, maar een stuk van het polsgewricht dat zich heeft gevormd tot zesde vinger in de loop van de evolutie.
De onderzoekers vermoeden dat testosteron een rol speelt in de ontwikkeling van de extra vinger, wat zou kunnen verklaren waarom mollenvrouwtjes veel testosteron hebben vergeleken met de vrouwtjes van andere zoogdierensoorten. Niet alle mollensoorten hebben een even goed ontwikkelde zesde vinger. Bij sommige soorten, waaronder de Iberische mol (Talpa occidentale) is de extra duim zo lang als de vijf andere vingers, bij anderen is hij niet langer dan een millimeter.

Audioboek Over Het Ontstaan van Soorten beschikbaar op Librivox

Charles Darwin, ingelezen door Jozef van Giel - http://librivox.org/het-ontstaan-der-soorten-door-charles-darwin/

Op Librivox kan men het gehele Over het ontstaan van soorten (1859) beluisteren. T.C. Winkler vertaalde dit werk van Charles Darwin in het Nederlands. De vertaling werd ingelezen door Jozef van Giel. De gehele opname duurt ca. 19 uur.

De genetica van de berkenspanner ontrafeld

Arjen E. van’t Hof en collega's - Science, 11 april 2011, DOI: 10.1126/science.1203043

De berkenspanner Biston betularia is één van de best bekende voorbeelden van natuurlijke selectie (daarom staat hij ook op de kop van deze website). In deze oorspronkelijk witte, gespikkelde mottensoort 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.

berkenspanner
De donkere en lichte variant van de berkenspanner

Een nauwkeurige analyse van het genoom van de berkenspanner door Arjan van 't Hof en collega's heeft nu licht geworpen op de genetische mutatie die verantwoordelijk is voor de donkere variant. Eerst lokaliseerden zij het kenmerk in een gensequentie op chromosoom 17. Zij onderzochten vervolgens genomen van motten die werden verzameld tussen 1925 en 2009. Hieruit bleek dat het gen dat verantwoordelijk is voor de donkere pigmentering kan worden teruggevoerd tot één variant van de gensequentie op een deel van dit chromosoom dat aan sterke natuurlijke selectie onderhevig was. van’t Hof en collega's vermoeden dat alle donkere motten hun kleuring hebben geërfd van één enkel individu. Indien de mutatie reeds langer in de populatie aanwezig zou zijn geweest, of indien zij van diverse individuen afkomstig was geweest, zou er meer variatie te vinden zijn in de regio op chromosoom 17 waar de mutatie zich voordoet.