Aesthetica in Vivo #3: Tree of Life

Jop Kempkes – 8 december 2019

Deze special is het vervolg op Aesthetica in Vivo #2: de levenscode. Klik daarvoor hier!

Jammer genoeg is evolutie te traag om daadwerkelijk waargenomen te worden door mensen. Maar, wat we wel kunnen doen, is kijken naar de dieren van nu en beredeneren hoe ze zo geworden zijn: omgekeerde evolutie als het ware. Dit is de baanomschrijving van taxonomen, die verantwoordelijk zijn voor het groeperen van organismen en het samenstellen van stambomen. Het is een taak die altijd onderhevig is aan vraagtekens en missende stukjes, maar tegelijkertijd is er veel te leren: evolutie vertelt het verhaal van de planeet.

Voordat we beginnen met deze walk down memory lane, moeten we de spelregels bepalen. Zo kunnen we natuurlijk niet ieder levend wezen ter wereld onder de loep nemen. We beginnen dan ook bij de hoogste, oudste verwantschappen en volgen continu het pad dat ons een stapje dichterbij de gewervelde dieren zoals de mens brengt. Elke lijn van de stamboom splitst telkens in tweeën: dit betekent dat bij deze soort, de gemeenschappelijke voorouder, twee populaties van elkaar splitsen en zich vanaf dat moment als twee aparte soorten ontwikkelen. Neem het voorbeeld hiernaast: in een ver verleden waren er alleen bruine beren in Noord-Amerika. Om aan voldoende voedsel te komen, trokken enkele individuen noordwaarts, naar het ijzige Arctische gebied. Beren die, door puur toeval, een lichtere vacht hadden, slaagden vaker in het vangen van zeehonden. Zo is via dit proces van natuurlijke selectie de ijsbeer voortgekomen uit een gemeenschappelijke voorouder met de moderne bruine beer. We zeggen dan ook wel dat ijsberen en bruine beren een clade vormen: een groep dieren met een gemeenschappelijke voorouder.

Biodiversiteit, een product van evolutie

Hoe het leven ooit ontstaan is, is een mysterie waar ieder volk zijn eigen theorieën over heeft. Nog altijd is er geen onomstotelijk bewijs, maar wetenschappers hebben wel een theorie bedacht. Tot zo’n drie miljard jaar geleden was er vrijwel geen zuurstof in de atmosfeer, maar wel gassen zoals stikstof, waterdamp en koolstofdioxide, afkomstig van vulkaanuitbarstingen. Bij het zogenaamde Miller-Urey experiment werden de omstandigheden van deze lang vervlogen tijd nagebootst en uit deze stoffen ontstonden toen organische materialen: aminozuren en nucleotiden, die we terugvinden in iedere levensvorm. Wetenschappers vermoeden dat het leven dan ook diep in de oceanen ontstaan is rondom een vulkaan, waar water van wel vierhonderd graden en een gigantische druk voor een zeer reactieve chemische cocktail zorgen. Alles wat tegenwoordig groeit en bloeit stamt af van dit ene wezen, dat liefkozend ook wel LUCA wordt genoemd: the last universal common ancestor.

We kunnen moeilijk teruggaan in de tijd om dit te controleren, maar we weten wel waarom we geen fossielen hiervan kunnen vinden: de allereerste organismen bestonden uit één cel, zonder harde delen. Dit waren, en zijn, bacteriën. Het zijn de meest simplistische levensvormen: het zijn een soort capsules, met een vettig celmembraan dat de buitenwereld scheidt van het cytoplasma aan de binnenkant, waarin één cirkelvormig DNA-molecuul ronddrijft. De meeste bacteriën zijn slechts een micrometer (een duizendste van een millimeter) groot en voor mensen dus onzichtbaar, ook al bedekken ze de gehele Aarde. Er zijn weliswaar manieren waarop bacteriën kleine beetjes DNA met elkaar kunnen uitwisselen, maar de belangrijkste manier van vermenigvuldiging is ongeslachtelijk: dat wil zeggen, ze doen het zonder partner. De bacterie kopieert simpelweg zijn DNA-molecuul en deelt zichzelf in tweeën, zoals hiernaast weergegeven.

Bacteriën kwamen vroeg om de hoek kijken: de Aarde is zo’n 4,5 miljard jaar oud en al vier miljard jaar doen deze eencelligen hun ding. Zo’n 3,5 miljard jaar geleden vond er in één lijn van deze eencelligen echter een aantal belangrijke veranderingen plaats. Voor een leek komen ze insignificant over: ze maken andere vetten aan voor hun celmembraan, hun DNA is uitgebreider en de systemen die dat DNA aflezen en de bijbehorende eiwitten produceren, zijn complexer. Wellicht is dat ook de reden dat deze groep eencelligen, tegenwoordig bekend als het domein der archaea, pas in de jaren ’90 geïdentificeerd is. Aan het leefgebied van de archaea kunnen we echter zien dat deze mutaties hen tot indrukwekkende prestaties in staat stellen: ze leven rondom geisers, vulkanen, in gletsjers en in snikhete en gortdroge woestijnen.

Bacteriën en archaea hadden de alleenheerschappij over de planeet voor 2,5 miljard jaar, onder de gemeenschappelijke naam ‘prokaryoten’. Deze titel impliceert echter al dat er een verandering zichtbaar was op de horizon. Met ‘pro’ dat ‘voor’ betekent en ‘karyoot’ waarmee ‘kern’ wordt bedoeld, suggereert deze naam namelijk dat er ook ‘na-kern’ organismen zouden ontstaan. Dit zijn de eukaryoten: binnen hun cel ligt een extra membraan, dat als een soort beschermende kluis fungeert met daarin het DNA. Dat niet alleen, maar er trad ook zogenaamde ‘endosymbiose’ op: een kleine bacterie werd opgenomen door een grotere archaeon, maar deze werd niet afgebroken. In plaats daarvan zijn ze in de loop der jaren gaan functioneren als een twee-eenheid. De kleine bacterie, het mitochondrium, is de energiecentrale geworden van de gastcel, die dankzij deze voorraad aan energie steeds groter en complexer is geworden. Het bewijs voor deze oeroude samenwerking is eenvoudig terug te vinden met een microscoop. In het mitochondrium bevindt zich een klein ringetje DNA, eens de blauwdruk van een zelfstandige bacterie, nu ervoor verantwoordelijk dat het mitochondrium zich precies tegelijkertijd met de grotere cel deelt. De aanwezigheid van een celkern en mitochondriën is een fundamentele cel-eigenschap die terug te vinden is bij mensen, dieren, planten, schimmels en meer: het is de clade Eukaryota, een gezelschap dat de wereld zou veranderen.

De eerste eukaryoten vielen allemaal onder de noemer protisten: eencellige organismen met een celkern. Ze zijn er nog altijd, uiteenlopend van de ziekteverwekkers van malaria tot de hoofdrolspelers van je darmflora. Wat voor ons vooral in het oog springt, zijn de vertakkingen van de protisten. Schimmels behoren tot de allereerste meercellige wezens op de planeet en veroverden het land nog voordat planten en dieren bestonden. Door een toevallige mutatie gingen de twee zustercellen niet hun eigen weg nadat de oudercel zich had gesplitst, maar bleven ze samen. Hetzelfde ging op voor de cellen die volgden uit hun celdeling, enzovoorts. Op een gegeven moment gingen verschillende groepjes cellen zelfs speciale rollen aannemen: denk aan paddenstoelen, de bovengrondse organen van schimmels die hen in staat stellen om zich over grote afstanden voort te planten. Dit proces trad meerdere keren onafhankelijk op. Zo zijn ook planten ontstaan uit de protisten, die zich onderscheiden van andere levende wezens doordat ze nogmaals endosymbiose hebben ondergaan. Ditmaal werd er een bacterie opgenomen die zonlicht omzet in glucose, dat op zijn beurt weer verbrand wordt door de mitochondriën. Hierdoor vindt fotosynthese plaats, het omzetten van koolstofdioxide in zuurstof. Tot slot ontstond ook de clade organismen waar we mee verdergaan: het rijk Animalia, de dieren.

Sponzen waren de allereerste dieren die verschenen op de planeet, zo getuigt hun simpele bouw. De meeste sponzen hebben de vorm van een koker, die met één uiteinde aan een rots is gehecht. Ze kunnen niet denken, voelen of bewegen – sterker nog, eigenlijk is er amper sprake van verschillende celtypen. Iedere cel van een spons houdt zichzelf in leven door simpelweg het zeewater te filteren: aan de ene kant gaat het de cel in, daar worden voedingsstoffen (zoals plankton) direct verteerd, en aan de andere kant verlaat het water de spons weer. Ze groeien extreem langzaam: de welbekende geelgekleurde sponzen die vaak door mensen gebruikt worden, doen er soms wel een jaar of veertig over om de grootte van een tennisbal te bereiken. Er zijn exemplaren gevonden die al duizenden jaren leven! In een wereld waar geen enkel ander dier leeft en de zee min of meer een lopend buffet aan plankton is, maakt dit natuurlijk helemaal niet uit. Maar hoe weten ze zich staande te houden tussen de sterke, mobiele diersoorten die tegenwoordig door de wereldzeeën zwemmen? De sponzen hebben, zoals ieder dier, simpelweg natuurlijke selectie ondervonden: vrijwel uitsluitend giftige soorten hebben de tand des tijds doorstaan, omdat ze op passieve wijze alsnog hun mannetje kunnen staan.

Uiteindelijk heeft een serie mutaties in één reeks sponzen ervoor gezorgd dat dieren niet langer aan de bodem verankerd zaten. Hier herinnert de ribkwal ons aan: de volgende vertakking op de stamboom. Het is verleidelijk om ze af te doen als de zoveelste rare kwallensoort uit de diepzee, maar dat klopt niet. Ten eerste: ze kunnen niet steken! Eigenlijk kan een ribkwal überhaupt niet enorm veel. Ze drijven, samen met hun microscopische lievelingskostjes, mee op de zeestromen en de enige koerscorrecties die ze kunnen maken, bewerkstelligen ze met de minuscule zweepstaartjes die uit de acht ‘ribben’ op hun huidlaag groeien (en prachtige regenboogkleuren produceren). ‘Nadenken’ doen ze niet via een centraal brein, maar via een netwerk aan gespecialiseerde zenuwcellen dat door het hele lichaam verspreid is.

De roemruchte schijfkwallen, die vallen onder de stam der neteldieren, zijn beter in staat om zich te bewegen. Hun algemene bestaanswijze komt nog overeen met de ribkwallen: ze zijn dun genoeg om zuurstof via hun huid op te nemen, hebben geen echte hersens en ze eten andere dieren. Toch zijn ze ook aanzienlijk anders wanneer het op transport aankomt: met hun typische pulserende beweging stuwen ze zichzelf voort. Ook zijn ze een stuk geschikter voor een jagersbestaan, dankzij hun gevreesde tentakels. Uit de buitenste cellaag kunnen kwallen kleine naalden laten schieten, die gif injecteren in het slachtoffer. Als de steek de prooi succesvol weet te verlammen, komt deze voor rekening van een andere set tentakels die het slachtoffer vervolgens verteert. Het is moeilijk te geloven dat koralen en anemonen ook neteldieren zijn: zij hebben een evolutionair pad gevolgd dat ertoe heeft geleid dat ze, net als hun verre voorouders, op de zeebodem leven. Wie met een microscoop inzoomt op een poliep, kan overigens zien dat deze dieren nog altijd hetzelfde steekmechanisme als de schijfkwallen kennen.

Inmiddels zijn we aangekomen op het punt dat dieren ook daadwerkelijk beginnen te lijken op dieren. Onder de uiterst brede clade Bilateria vallen alle diersoorten die dusver nog niet aan bod gekomen zijn. Al deze soorten hebben op het meest vereenvoudigde niveau dezelfde bouw: tussen de voor- en achterkant van het lichaam loopt het spijsverteringskanaal, dat een vaste richting op werkt. Ook zijn alle leden van Bilateria bilateraal symmetrisch, dat betekent dat er een linker- en rechterkant aan te wijzen zijn die elkaars spiegelbeeld zijn. De eerste vertakking binnen deze groep, die tussen de zogenaamde oermondigen en nieuwmondigen, heeft te maken met de embryonale ontwikkeling van de dieren. Bij oermondigen ontwikkelt de mond zich aan het eerste uiteinde van het verteringskanaal dat zich vormt in de vroegste ontwikkelingsfases, bij nieuwmondigen is dit precies andersom.

Foto: Debby Tibbe (BB-Facebook). Vlinders zijn misschien wel de mooiste insecten…

De oermondigen kennen een diepgaande tweedeling: de ene tak telt een aantal groepen die ons en goede indruk geven van hoe de allereerste Bilateria-soorten eruit zagen, zoals de platwormen en de wat complexere ringwormen. Ook de weekdieren horen daarbij: een diverse groep die bestaat uit schelpdieren, slakken en inktvissen. De andere tak van de oermondigen leidt ons naar de geleedpotigen. Kenmerkend voor deze clade is het uitwendige skelet dat hen beschermt tegen roofdieren. Kennelijk is het een doorslaand evolutionair succes, want een adembenemende 80% van alle diersoorten op Aarde behoort tot de geleedpotigen en maakt gebruik van dit trucje. Denk aan spinnen, krabben, veelpotigen en natuurlijk de eindeloze hoeveelheid insecten. Als je alle individuele dieren op de planeet op een weegschaal zou zetten, zou 20% van het gewicht alleen al voor rekening van de mieren komen!

De eerste nieuwmondigen, de ‘zusterclade’ van de oermondigen, waren aanvankelijk niet uitzonderlijk spectaculair, ook al zijn stekelhuidigen zoals de zeester en zeekomkommer natuurlijk wel zeer charismatische diersoorten. Opmerkelijk is dat zeesterren als volwassenen niet bilateraal symmetrisch zijn, maar in hun eerste levensfase nog wel. Vijfhonderd miljoen jaar geleden vond er echter een omvangrijke evolutionaire ontwikkeling plaats binnen de nieuwmondigen: het skelet begon stapsgewijs te ontstaan. Deze clade, de chordadieren, wordt getypeerd door de aanwezigheid van een ‘chorda’ bij de embryo’s van alle soorten die erbij horen: de basis van een centraal zenuwstelsel.

De zogenaamde ‘schedellozen’ zijn de allereerste chordadieren en worden tegenwoordig alleen nog maar vertegenwoordigd door de lancetvisjes. Deze diertjes zijn maar enkele centimeters groot en brengen hun leven door in het zand van kustgebieden. Aan hun lichaam kunnen we veel eigenschappen herkennen die bij gewervelde dieren terugkomen, al is het wel net even anders allemaal. Hoewel hun algemene lichaamsvorm doet denken aan de vorm van een vis, hebben ze geen duidelijke vinnen, geen gezicht en geen botten. Ze hebben wel kieuwgleuven, maar deze worden enkel gebruikt om te eten en niet om adem te halen – zuurstof nemen ze via hun huid op, de functie van het hart wordt vervuld door simpelweg spieren rondom de bloedkanalen aan te spannen. Op zijn voorhoofd heeft het slechts enkele cellen die lichtsterkte kunnen meten en zijn huid is doorzichtig. Wat ze wel hebben, is een rugzenuw, ook wel de chorda genoemd, verstevigd door een beschermende kolom, die eindigt in een kleine verdikking bij het hoofd.

Als we de volgende tak van de stamboom bekijken, zien we dat deze eigenschappen verder ontwikkeld zijn in de loop der vele generaties: bij de zogeheten kaaklozen (slijmprikken en lampreien), de volgende vertakking, is de ruggenzenuw nog beter beschermd, in de vorm van een halfopen buis gemaakt van kraakbeen. De verdikte zenuw bij het hoofd is verder ontwikkeld tot een centrum van zenuwcellen, dat deels omsloten wordt door een schedel. Zuurstof wordt nu wel uit het water gehaald via de kieuwen en wat eens een groepje cellen was dat reageerde op lichtsterkte, begint op een paar ogen te lijken. Verder is er een ader gekomen die een stukje om zichzelf heen wikkelt: zo zijn als het ware twee verschillende kamers ontstaan, die bloed rondpompen door het lichaam. Nog altijd is dit hoe het hart bij menselijke embryo’s wordt gevormd.

Foto: Esmaralda den Daas (BB-Facebook)

Zoals de kaaklozen baanbrekend waren met hun kraakbeen, verschenen tezamen met de kraakbeenvissen meer vernuftige toepassingen daarvan: de eerste kaken verschenen ten tonele. Wellicht is slechts logisch dat de kraakbeenvissen, met hun ongeëvenaarde bijtkracht, direct een smaak voor vlees ontwikkelden. Haaien zijn in hun vierhonderdmiljoen (!) jaar op Aarde eigenlijk maar weinig veranderd, op de opkomst van de roggen binnen dezelfde clade na. Bij de beenvissen, de volgende lijn, heeft het kraakbeen grotendeels plaatsgemaakt voor hardere botten, die extra stevigheid en bescherming bieden. Ook wat de ogen betreft, is er grote vooruitgang geboekt, wat gepaard gaat met een groeiende hersenmassa.

De meest beenvissen worden gerekend tot de straalvinnigen, in contrast met een van de latere vertakkingen binnen de beenvissen: die van de kwastvinnigen. Ook hier vond een significante verandering plaats. Rond deze tijd, zo’n 350 miljoen jaar geleden, waren moerassen talrijk. Het langzaam bewegende water ging gepaard met lage zuurstofgehaltes, iets wat funest is voor het leven in de poeltjes. Vandaar vond er selectie plaats op basis van het vermogen om aan de oppervlakte te ademen: een kunst die de kwastvinnige longvissen geperfectioneerd hebben. Niet alleen dat, maar dankzij hun gespierde borstvinnen, met een bot verbonden aan de rest van hun lichaam, konden ze ook gemakkelijk korte afstanden over land overbruggen. Over dat land gesproken: in deze periode begon het leven langzaam maar zeker zich te vestigen daar. De opkomst van varens werd gevolgd door die van de zaadplanten en de wijde draslanden boden genoeg vochtigheid waardoor de eerste insecten afscheid konden nemen van het water. Logischerwijs duurde het niet lang meer voordat de eerste amfibieën de kop op staken: voor voortplanting zijn ze nog altijd gebonden aan het water, maar hun volwassen jaren besteden ze jagend op insecten aan wal.

De stap naar een fulltime bestaan op het land was snel gemaakt dankzij de evolutie van eieren met een harde schaal. Daardoor bleef het water in het ei zitten en was deze niet afhankelijk van een vochtige omgeving om uit te komen. De zusterclade van de amfibieën heet Amniota, die op zijn beurt bestaat uit de twee vertakkingen Reptilia en Mammalia. Hoewel we dusver steevast de route naar de mens hebben gevolgd, wijken we nu even af van deze koers en nemen we onze koudbloedige, geschubde neven onder de loep: hun evolutionaire geschiedenis zit vol met bizarre kronkels die ons niet alleen inzicht geven in het hoe en wat van natuurlijke selectie, maar ons ook iets vertellen over het lot van de planeet.

Foto: Carmen Apon (BB-Facebook). Gekko’s onderscheiden zich van andere Squamata-soorten door hun fascinerende klimvermogen.

Reptielen zijn een zeer oude groep dieren: we weten dat krokodillen al 200 miljoen jaar in hun huidige vorm de aarde bewonen en dat zijn niet eens de meest basale reptielen! Die titel is weggelegd voor de minimaal 250 miljoen jaar oude orde Squamata, ook wel de schubreptielen genoemd. Het is een zeer diverse groep dieren: van de welbekende leguanen, de gecamoufleerde kameleons en de klimgrage gekko’s tot de oeroude tuatara en de lang uitgestorven, maar ontzagwekkende mosasaurus. Slangen behoren er eveneens toe en zijn eigenlijk fundamenteel niet veel anders dan hun ordegenoten: gifklieren en een gevorkte tong zijn immers ook aanwezig bij varanen. Hun ‘geheim’ is een doorgeslagen moleculaire klok waardoor ze veel meer ruggenwervels hebben. Bij sommige soorten zijn van buiten nog restantjes van poten te zien.

Uit de Squamata kwam uiteindelijk de gemeenschappelijke voorouder van de schildpadden en archosauria voort – al leken de eerstgenoemde toen nog niet bepaald op de gepantserde grasmaaiers die het nu zijn. Bij de archosauria vond niet veel later wederom een tweedeling plaats: de ene tak resulteerde in de moderne krokodillen, en de andere tak is bekend geworden als een van de meest succesvolle dierengroepen die de aarde ooit heeft gekend…

De dinosaurussen waren een 160 miljoen jaar durend succesverhaal, nadat ze aan de macht wisten te komen in de verdorde wereld die een extinctiegolf had achtergelaten. Met alle continenten die bij elkaar lagen als één grote landmassa, Pangea, was het gemakkelijk voor de eerste dino’s om zich over alle uithoeken van de planeet te verspreiden. Hoe de eerste dinosauriërs er exact uitzagen is onduidelijk, maar de oudste soorten zijn over het algemeen kleine, slanke roofdieren. Maar daar zou verandering in komen! Het opbreken van Pangea ging gepaard met gigantische vulkaanuitbarstingen – de aardplaten bewogen zes keer sneller dan ze tegenwoordig doen – en al die extra koolstofdioxide zorgde voor een broeierig wereldklimaat. Planten en insecten werden steeds groter, wat resulteerde in steeds grotere herbivoren die alleen neergehaald konden worden door grotere roofdieren. En wat is een betere manier om veilig te zijn van een groot roofdier dan zelf nóg groter worden?

Afbeelding: James L. Amos (National Geographic). Op dit Archaeopteryx-fossiel uit Duitsland zijn afdrukken van veren duidelijk zichtbaar.

Dinosauriërs zijn te verdelen in de zusterclades Ornithischia en Saurischia, die allebei op hun eigen manier doen denken aan vogels. Ornithischia betekent zelfs ‘met vogelheupen’! Dit is een voorbeeld van convergente evolutie: twee diersoorten ontwikkelen soortgelijke kenmerken zonder dat ze een gemeenschappelijke voorouder met die eigenschappen hebben. Want, ondanks hun naam, zijn vogels geen afstammelingen van Ornithischia, maar van Saurischia. Dit is een clade van voornamelijk carnivoren, waaronder de welbekende T-Rex en de raptors. De meest primitieve Saurischia-soorten bezitten al simpele veren, die nog het meest op borstelige haren lijken. Bij vogels zijn veren belangrijk voor temperatuurregeling, de balts en het bewaren van evenwicht: mogelijk gebruikten dino’s ze ook voor dat soort doeleinden. Hoe dan ook, twee jaar na het publiceren van Darwins On the Origin of Species werd de verwantschap van dinosaurussen en vogels onomstotelijk bewezen met de vondst van een Archaeopteryx: een dino met een volwaardig vederkleed, een directe voorouder van de moderne vogels.

Velen hebben zich tevergeefs het hoofd gebroken over de vogelstamboom, wat met zo’n 10.000 soorten geen gemakkelijke taak is. Van flamingo’s tot uilen en van spreeuwen tot eenden, het is immers een zeer uiteenlopende groep dieren. Grootschalig genetisch onderzoek lijkt echter steeds meer zekerheid te creëren in ons begrip van hun evolutie, die grotendeels hand in hand gaat met de ondergang van hun stamouders, de dinosauriërs.

De vroegste splitsing in de vogelstamboom is zo’n honderd miljoen jaar oud, toen de voorouder van de loopvogels ophield te paren met die van alle andere vogelsoorten. Het is makkelijk om naar struisvogels te kijken en op basis van hun pluizige veren en kale poten te concluderen dat ze een nogal primitieve soort zijn, maar dat doet hen geen recht. De aanwezigheid van de (vliegende) tinamoes in hun clade lijkt, samen met onze kennis over vliegende dinosaurussen, te suggereren dat de allereerste ‘loop’-vogel weldegelijk een behendige vlieger was. Het is passender om loopvogels te zien als uiterst gespecialiseerd in hun landbewonende bestaan.

Foto: Wilma van der Giessen Gemphoto Art (BB-Facebook)

De clade van de niet-loopvogels heeft eveneens een diepgaande tweedeling die zo’n 90 miljoen jaar oud is. Toen splitste de tak Galloanserae af: de hoenderachtigen en de eendachtigen. De andere helft van deze splitsing wordt Neoaves genoemd. In de avonduren van de dinoheerschappij kwamen hieruit de zusterclades Columbea en Passerea voort. Columbea is de kleinere van de twee en is een bond gezelschap: duiven, flamingo’s, futen en nog wat soorten zijn hier thuis. Hoe deze diversiteit tot stand is gekomen, wordt goed duidelijk bij Columbea’s grote zus, Passerea.

Met de loopvogels, Galloanserae (hoenders en eendachtigen) en de nog bescheiden Neoaves hebben we slechts een paar groepen weten te onderscheiden binnen de uiterst diverse vogelorde, maar weldra zou het spitsuur worden. Toen 66 miljoen jaar geleden een meteorietinslag binnen een paar duizend jaar de dinosaurusdynastie omver had geworpen, hadden de overlevende vogels vrij spel om hun ecologische posities over te nemen: opeens was er geen concurrentie meer om planten en prooidieren, er waren zelfs geen dieren meer die op vogels jaagden. Vogels konden zich in een mum van tijd – zo’n vijftien miljoen jaar – ontplooien tot hun tegenwoordige soortenrijkheid. Het is deze spontane soortenbloei die het wetenschappers zo moeilijk heeft gemaakt om te snappen hoe tegenpolen als toekans, valken, reigers en papegaaien in de puzzel des levens passen.

De oudste tak in Passerea is die van een diverse familie, waartoe koekoekachtigen, trappen, kolibries, en (nacht)zwaluwen behoren. Al deze groepjes kwamen al snel voort uit hun oorspronkelijke gemeenschappelijke voorouder en hoewel ze dus op papier naast elkaar staan, zijn ze allesbehalve nauw verwant. De volgende splitsing in Passerea resulteerde in de clade der kraanvogels en steltlopers. Vogels die zijn aangepast aan een volledig aquatische levenswijze vallen onder de Aeqornithes, ook wel de ‘echte watervogels’ genoemd. Hiertoe worden onder andere de reigers, ibissen, pelikanen, ooievaars en pinguïns gerekend. Dat betekent dat vogels zich al drie keer onafhankelijk van elkaar hebben aangepast aan een bestaan op het water (eendachtigen, flamingo’s en watervogels): allemaal voorbeelden van convergente evolutie. Nogmaals: het is een hoofdpijndossier voor wetenschappers, maar desalniettemin fascinerend.

Foto: Josien de Vries (BB-Facebook). Molonetispreeuwen vallen onder de zangvogels.

De laatste groep wordt aangeduid als ‘echte landvogels’, contrasterend met de eerdergenoemde watervogels (Aeqornithes), en kan worden onderverdeeld in de zusterclades Afroaves en Australaves, samen goed voor het merendeel van alle vogelsoorten. Vermoedelijk is hun gemeenschappelijke voorouder een roofvogel geweest, want bij beide takken zijn de oudste lijnen die van enkele carnivoren. Bij Afroaves zijn dat arenden, uilen en gieren, bij Australaves de seriema’s en valken. De laatstgenoemde groep is eveneens het thuis van de zangvogels en papegaaien, alle nog niet genoemde vogelsoorten horen bij Afroaves. Samen met de kolibries van zo-even zijn papegaaien en zangvogels de enige vogelsoorten die na hun geboorte nieuwe zangpatronen kunnen leren, iets dat ook terugkomt bij mensen en enkele andere zoogdieren. Uit recent onderzoek is niet alleen gebleken dat al deze soorten nagenoeg dezelfde hersencentra hebben ontwikkeld, maar dat de genen die hiervoor verantwoordelijk zijn eveneens identiek zijn. Dat convergente evolutie veel voorkomt bij vogels is inmiddels wel duidelijk, maar dat dat ook voor het achterliggende DNA opgaat is een unicum.

Nu we het einde van de vogeltak hebben bereikt, is het tijd om weer even terug te spoelen naar Amniota: hoe ging het eraan toe met Mammalia, de zustergroep van Reptilia? Het begin van zoogdieren is allesbehalve roemrijk. Voor het aanbreken van het dinotijdperk begonnen enkele reptielen steeds meer te lijken op een soort prototype-zoogdieren, maar ze waren kansloos tegenover de veel snellere en wendbaardere dinosaurussen die langzaam maar zeker de wereld veroverden. Gedurende die heerschappij verkeerden zoogdieren in ballingschap: ze verborgen zich in holen en zochten ’s nachts naar insecten of achtergelaten kadavers. Toen deze periode tot een einde kwam, was de wereld in shock door het plotselinge verdwijnen van niet alleen alle grote landdieren, maar ook van vele plantensoorten en zeedieren: voor het eerst kregen zoogdieren, met hun gevarieerde dieet en hun isolerende vacht, een kans.

Foto: Nel Hoekstra (BB-Facebook). Pasgeboren wallaby’s klauteren direct naar de buidel van hun moeder, waar ze verder ontwikkelen.

Tegen deze tijd was de meest diepgaande driedeling in zoogdieren al een feit. Eierleggende zoogdieren (het vogelbekdier en de mierenegels) zijn een herinnering aan onze wortels in de reptielenfamilie. De stap van het leggen van eieren naar het baren van jongen is niet heel groot: de schaal van de eieren in de moeder wordt geleidelijk dunner en als compensatie daarvoor scheidt de moeder de voedingsstoffen af in de baarmoeder af: een taak die tegenwoordig is weggelegd voor de placenta. De buideldieren zijn de meest primitieve levendbarende dieren, waarbij de jongen amper ontwikkeld zijn wanneer ze geboren worden. Bij de placentadieren, de derde hoofdgroep van de zoogdieren, duurt de zwangerschap significant langer.

De placentadieren zijn opnieuw te verdelen in drie hoofdgroepen: Afrotheria, Laurasiatheria en Euarchontoglires, helaas allemaal zonder een Nederlandse naam. Afrotheria is een clade van – vrij letterlijk – rare snuiters: niet alleen olifanten horen erbij, maar ook zeekoeien en klipdassen en anderzijds aardvarkens, slurfhondjes en tenreks! Zoals uit de naam Afrotheria blijkt, zijn deze dieren geëvolueerd in en tegenwoordig ook hoofdzakelijk te vinden in Afrika, als gevolg van het opbreken van Pangea. De leden van Laurasiatheria zijn afkomstig uit de noordelijke wederhelft, Laurazië. De groep die het eerste afsplitste van de rest zou een wereldreiziger worden: de vleermuizen. Dankzij het vel tussen hun lange vingers zijn ze vaak de eerste zoogdieren die vulkanische eilanden koloniseren. Veel soorten kunnen aan de hand van weerkaatsende ultrasone klikgeluidjes zelfs in het donker navigeren, wat maar weinig dieren hen nadoen.

Foto: Karla Eijgelsheim (BB-Facebook). Antilopen zijn lid van de evenhoevige onderorde Ruminantia.

Wat resteert van Laurasiatheria is wederom een gezelschap dat zo uiteenlopend is, dat het moeilijk is om in te beelden hoe hun gemeenschappelijke voorouder eruit heeft gezien. Onder de volgende tak, Carnivora, valt het merendeel van de bekende roofdieren, groot en klein: enerzijds de katachtigen, hyena’s en civetkatachtigen, anderzijds de hondachtigen, beren, vinpotigen (zeehonden en –leeuwen) en marterachtigen. Qua levenswijze kennen ze vele verschillen, maar de bouw van hun gebit is al 60 miljoen jaar een constante. Tot hun zusterclade behoren, ietwat ironisch, een aantal van hun voornaamste prooidieren: het zijn de hoefdieren. De oudste splitsing is die tussen de evenhoevigen en de onevenhoevigen: de laatstgenoemde is de kleinere van de twee en telt de paarden, neushoorns en tapirs. Onder de evenhoevigen is de oudste lijn die van de kameelachtigen, gevolgd door de zwijnen. Als laatste splitsen de evenhoevigen zich in de zogenaamde Ruminantia, waartoe onder andere runderen, herten en giraffen behoren, en de Whippomorpha: nijlpaarden, een flink aantal uitgestorven ‘tussenstapjes’ en de walvissen!

Dan resteert ons alleen nog Euarchontoglires: een clade die niet alleen wetenschappelijk onderbouwd is, maar die op een zekere wijze haast wel symbolisch lijkt. De naam is een samenstelling van Euarchonta en Glires: de laatstgenoemde is de clade der knaagdieren en konijnen. Niet alleen lijken zij het meest op de gemeenschappelijke voorouder van de Euarchontoglires, ze lijken ook erg veel op de eerste zoogdieren in het algemeen. Veelal leiden ze een teruggetrokken bestaan, zich schuilhoudend in holen, pas tevoorschijn komend als de zon plaats heeft gemaakt voor de maan.

Afbeelding: Hugo Sluimer (BB-Facebook). Ringstaartmaki’s behoren tot de halfapen.

Aan de basis van de zusterclade van Glires, Euarchonta, staat de toepaja: qua uiterlijk lijken ze nog steeds op knaagdieren, maar hun hersenstructuur verschilt. Toepaja’s zijn de link tussen deze eekhoorn-achtige voorouder en een zekere groep genaamd Primates. De oudste soorten, de zogenaamde halfapen, hebben al het typische uiterlijk van apen, maar leiden vaak een bestaan dat meer lijkt op dat van een insecteneter. Uit de halfapen kwamen de apen voort, met een grotere hersenmassa, beter in staat om eten te verzamelen en problemen op te lossen. Sommigen leerden op twee poten te lopen en gereedschap te gebruiken. Uiteindelijk zouden ze zelfs de wereldzeeën en het luchtruim veroveren en voor het eerst in de gehele historie van planeet Aarde keek een diersoort om zich heen en besefte het dat de wonderlijke diversiteit van de natuur niet zomaar een constante is: het is een momentopname van een proces, een product van een oeroud overlevingsinstinct. Het is de schoonheid van het leven: het is de aesthetica in vivo.

Slot

Zoals de conclusie van On the Origin of Species luidt: ”Er bestaat een grandeur in deze kijk op het leven, met zijn verschillende krachten, die oorspronkelijk in een paar vormen zijn ingeblazen, of in één enkele; en dat, terwijl deze planeet verder is gegaan volgens de vaste wetten van de natuur, van zo’n eenvoudig begin eindeloos veel vormen, prachtig en wonderbaarlijk, zijn, en worden, gevormd.”

Bedankt voor het lezen.