UGent

Wie was S. J. Gould?

Auteur: http://evolution.berkeley.edu/

Evolutie en ontwikkeling in de 20ste eeuw: Stephen Jay Gould
Met de val van Ernst Haeckel’s biogenetische wet in 1920, raakte de evolutionaire studie van embryo’s gedurende decennia op de achtergrond van het intellectuele reilen en zeilen. Haeckel’s bewering dat ontogenie phylogenie samenvat was grondig gebarsten, maar het was wel ongecompliceerd. De weinige onderzoekers die de studie van embryo’s en evolutie voortzetten presenteerden een warboel van verschillende soorten van evolutionaire veranderingen – waarvoor ze een mengelmoes van afschuwelijke namen als paedomorphosis, proterogenesis en phyloembryogenesis bedachten. De meeste embryologen kozen in plaats daarvan op het verstaan van de manier waarop embryo’s evolueren – een formidabele vraag op zichzelf – zonder teveel na te denken over de evolutionaire implicaties van hun werk. Ondertussen concentreerden evolutionaire biologen veel van hun inspanningen op het zich ontwikkelende veld van genetica.
 
Evo ontmoet devo opnieuw
Meer dan wie ook trok de paleontoloog Stephen Jay Gould (1941-2002) uit Harvard (Fig. 1) ( de aandacht terug naar embryo’s als evolutionaire tijdcapsules.
 

Fig. 1: Stephen Jay Gould
 
In zijn baanbrekend boek Ontogeny and Phylogeny (1977) documenteerde Gould de geschiedenis van het wetenschappelijke onderzoek dat tot zoveel verwarring geleid had. Maar hij toonde ook aan dat de overvloed aan gevallen kon geordend konden worden aan de hand van simpele principes. Stel je voor dat de timing van evolutie gecontroleerd wordt door twee knoppen die je ook op een radio vindt. De ene controleert de snelheid waarmee organismen groeien. De andere controleert de snelheid van vormverandering doorheen de tijd. Willekeurige mutatie kan leiden tot het veranderen van de instellingen van elke knop, met als het gevolg het versnellen of het vertragen van de snelheid waarbij embryo’s van soorten zich ontwikkelen. Deze soorten van instellingen kunnen het volledige lichaam van organismen of individuele organen doen veranderen.
 
Genetische triggers voor ontwikkelingsveranderingen
Deze veranderingen van timing, gezamenlijk gekend als heterochronie, hebben bewezen talrijk en significant te zijn. Maar Gould wist maar al te goed dat de ultieme verantwoording voor heterochronie niet in metaforische radioknoppen zou gevonden worden, maar in genen waarvan de knoppen de effecten representeerden. Op het moment dat Ontogeny and Phylogeny werd gepubliceerd, begonnen biologen voor de eerste keer genen te isoleren die betrokken waren in ontwikkeling. Sindsdien heeft men een veel beter beeld van hoe deze genen signalen zenden die andere genen triggeren, en hoe deze embryonale cellen teweegbrengen zich te profileren, hoe ze afsterven, hoe ze naar nieuwe locaties kruipen of samentroepen.
Aan het begin van deze nieuwe wetenschappelijke eeuw voorspelde Gould dat heterochronie en gelijkaardige evolutionaire veranderingen niet geleid zouden worden door de genen die de eigelijke lichaamsdelen opbouwen. In plaats daarvan houden de genen die de andere genen reguleren de sleutel tot evolutie van embryo’s vast. Voor deze voorspelling bestaat nu ondersteuning. In 2000 bijvoorbeeld vergeleken Junhyong Kim en zijn mede Yale biologen de timing waarop een cruciaal ontwikkelingsgen actief werd in een fruitvlieg, Drosophila melanogaster, en twee nauw verwante soorten, D. simulans and D. pseudoobscura. Ze ontdekten dat het gen in de D. pseudoobscura 24 minuten later startte met het aanmaken van zijn proteïnen dan in de D. melanogaster. Ondertussen had D. simulans een snellere start: zijn gen ging 14 minuten eerder van start. Deze verandering leidde tot verschillen in hun anatomie – hoewel het ontwikkelingsgen identiek is in de drie soorten.
 

Fig. 2: Ontwikkelend Drosophila embryo dat het harige gen uit (donkere banden) gedurende de loop van zijn eerste 4 uur van leven. 4 fasen van deze genexpressie worden getoond in de reeks hierboven. Verschillende soorten schakelen het gen aan op een licht verschillend tijdstip. In afbeelding D duidt een pijl op de gleuf die uiteindelijk het hoofd van de rest van het lichaam zal scheiden.
 
Nu wetenschappers begonnen zijn met het isoleren van deze regulerende genen zijn ze verwonderd over de kracht en de lengte van invloed deze genen hebben op de loop van evolutie.
 
Over deze tekst
Dit artikel werd vertaald met toestemming van de copyrighthouders. De oorspronkelijke versie is te vinden op (Originele tekst: http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/history_25)


Vertaler: Nils Deridder