Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Lang geleden hebben dieren die aan land gingen hun kieuwen omgeruild voor oren, zo blijkt uit een nieuwe studie.
Veel dieren hebben oren, maar zo’n oorschelp aan de buitenkant van het hoofd is iets wat alleen voor zoogdieren is weggelegd. Hoe dit buitenoor ooit is ontwikkeld, was lange tijd een raadsel. Maar Amerikaanse onderzoekers denken het nu te weten: het vindt zijn oorsprong in de kieuwen van vissen en ongewervelde zeedieren. Dat schrijven ze in vakblad Nature.
Lees ook:
Zeldzaam weefsel
De onderzoekers waren geïnspireerd door een essay van de Amerikaanse paleontoloog en evolutiebioloog Stephen Jay Gould. In An earful of jaw legt hij uit hoe de kaakbeenderen van vissen transformeerden in de middenoorbeenderen van zoogdieren. “Hierdoor vroegen we ons af of het buitenoor ook kan zijn ontstaan uit een voorouderlijke vissenstructuur”, zegt hoofdonderzoeker Gage Crump.
Het buitenoor bestaat uit een zeldzaam soort weefsel: elastisch kraakbeen. “Toen we met het onderzoek begonnen, was er heel weinig bekend over het bestaan van elastisch kraakbeen buiten zoogdieren,” zei Crump. “Het was dus niet echt bekend of vissen elastisch kraakbeen hadden of niet.” Het onderzoek wees uit van wel, namelijk in hun kieuwen.
Evolutionaire link
Om een evolutionaire link tussen twee structuren aan te tonen, kijken wetenschappers vaak naar hun vorm en functie. Maar in het geval van kieuwen en buitenoren zijn die allebei erg verschillend. De opkomst van het buitenoor via fossielen bestuderen was ook geen optie, elastisch kraakbeen fossiliseert namelijk slecht.
Gage Crump en zijn team moesten dus op zoek naar een andere manier om een evolutionaire verband te ontdekken. Ze besloten zich te focussen op bepaalde elementen die een cruciale rol spelen in het aan- en uitzetten van genen, zogenoemde enhancers. Hoewel genen meestal betrokken zijn bij de ontwikkeling van meerdere weefsels en organen, richten enhancers zich vaak specifiek op bepaalde weefsels.
Zo hebben mensen enhancers die alleen een rol spelen in de vorming van het elastisch kraakbeen van het buitenoor. De wetenschappers brachten die enhancers in het DNA van zebravissen. En die bleken specifiek actief te worden in de kieuwen.
Andersom bleek het ook te werken. De onderzoekers stopten zebravis-enhancers die verantwoordelijk zijn voor de vorming van de kieuwen in het DNA van muizen. En die werden actief in de oren van de knaagdieren. De evolutionaire link was aangetoond.
Elastisch kraakbeen is al heel oud
Vervolgens keken de onderzoekers of de enhancers van mensen en vissen ook konden worden gebruikt om de evolutie van kieuwen tot buitenoren bij tussenliggende soorten, zoals amfibieën en reptielen te volgen. Daaruit bleek dat het elastisch kraakbeen bij amfibieën nog in hun kieuwen zit, maar dat het bij reptielen al verplaatst is naar de gehoorgang. Bij vroege zoogdieren moet zich dat dan hebben uitgebreid tot een oorschelp.
De onderzoekers lieten ten slotte zien dat elastisch kraakbeen waarschijnlijk al enorm oud is. Ze keken daarvoor naar degenkrabben, die zijn weinig veranderd sinds ze ongeveer 400 miljoen jaar geleden verschenen. In de kieuwen van deze primitieve dieren ontdekten ze een enhancer die in zebravis-DNA kon zorgen voor activiteit in de kieuwen. Aangezien vissen en degenkrabben een gemeenschappelijke voorouder hadden, suggereert dit volgens de onderzoekers dat het allereerste elastische kraakbeen, vergelijkbaar met wat er in onze buitenoren zit, mogelijk al is ontstaan in prehistorische ongewervelde zeedieren.
Bronnen: Nature, Keck School of Medicine of USC via EurekAlert!
Beeld: Tara Moore/Getty Images