Verschillende kikkers ontwikkelen zelfde gif
Meer dan 150 jaar geleden verbaasde Charles Darwin zich al over het feit dat niet-verwante dieren soms zeer gelijkaardige lichaamsdelen bezitten, zoals bijvoorbeeld vleugels bij vleermuizen en vogels. Dit verschijnsel wordt "convergente evolutie" genoemd en wordt nog steeds beschouwd als een van de sterkste aanwijzingen van natuurlijke selectie.
Hoewel sommige structuren oppervlakkig sterk op elkaar kunnen lijken, zullen er door historische toevalligheden steeds verschillen blijven bestaan in vorm of werking. Dit geldt ook voor biologische moleculen zoals DNA en eiwitten, en het onafhankelijk ontstaan van eenzelfde eiwit in verschillende diersoorten lijkt dan ook zeer onwaarschijnlijk.
Onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel (VUB) hebben nu echter een uniek voorbeeld van convergente evolutie op moleculair niveau ontdekt, dat de cover haalde van het wetenschappelijk vakblad Current Biology (kleine foto). In samenwerking met collega’s van de K.U. Leuven en de Universiteit van Melbourne ontdekten doctor Kim Roelants en professor Franky Bossuyt dat twee verschillende kikkersoorten onafhankelijk van elkaar exact hetzelfde gif hebben ontwikkeld.
Het gif, caeruleine genaamd, is een klein eiwit dat door de kikkers via hun huidklieren wordt uitgescheiden als verdediging tegen roofdieren. Dit gif kan naast misselijkheid, diarree en paniekaanvallen ook een pijnlijke ontsteking van de alvleesklier veroorzaken. Eigenlijk bootst het een overdosis van twee verteringshormonen na die bijna alle gewervelde dieren, van vissen tot zoogdieren, zelf aanmaken. Zo vormt het een aangepast verdediginsgswapen tegen een grote verscheidenheid aan roofdieren.
Net als alle eiwitten wordt caeruleine aangemaakt door een gen. Het nieuwe onderzoek toont aan dat de genen die caeruleine aanmaken in de twee kikkersoorten apart ontstaan zijn. Dit gebeurde door DNA-mutaties in twee verschillende hormoongenen, die op hun beurt ontstonden in een voorouder van alle gewervelde dieren, ongeveer een half miljard jaar geleden. Het resultaat van dit onderzoek is een opmerkelijk staaltje van convergente evolutie, dat de grenzen verlegt van onze kennis van wat natuurlijke selectie kan verwezenlijken.
Voor een samenvatting van het artikel, Roelants et al. (2010). Identical Skin Toxins by Convergent Molecular Adaptation in Frogs. Current Biology 20, 125–130.