Kieuwen werden toch armen

Nieuw onderzoek ondersteunt oude, op zijspoor belande theorie

Het was een cruciale stap in de evolutie: zo'n 400 miljoen jaar geleden kregen de vissen vinnen. Die vinnen evolueerden tot pootjes waarna dieren ook het land gingen veroveren. Maar hoe die eerste vinnen ontstonden en uit welk lichaamsdeel is eigenlijk nog een raadsel voor evolutiebiologen. Er zijn geen fossielen die de ontwikkeling van de eerste vinnen laten zien.

Nieuw onderzoek van paleobiologen Andrew Gillis en Brian Hall (Universiteit van Cambridge), verschenen in het vakblad Development, ondersteunt een oud idee dat de eerste vinnen zijn ontstaan uit de kieuwen. Dat betekent dat ook onze ledematen ontsproten zijn uit kieuwen. Want de evolutiestappen van vin naar poot naar arm en been zijn wel goed gedocumenteerd met fossielen.

Maar hoe ontstaat een vin uit een kieuw? Vissen ontwikkelden eerst flappen voor hun kieuwen om ze extra te beschermen. Kraakbeenvissen zoals haaien en roggen hebben er meerdere. In zo'n flap zit een waaiervormige reeks botjes. Op het eerste gezicht hebben ze veel weg van gespreide vingers. En dat zorgde er bijna 140 jaar geleden al voor dat de Duitse anatoom Karl Gegenbaur ze aanzag voor de voorlopers van onze ledematen. Maar het bewijs dat de kieuwflap uitgroeide tot vin ontbrak. Gegenbauers idee belandde op een zijspoor als toevallige gelijkenis. De heersende opvatting is nu dat de eerste vinnen zijn geëvolueerd uit een ander bot dat op borsthoogte rondom de vis liep.

Gillis komt nu echter met nieuwe aanwijzingen die de kieuwflaptheorie ondersteunen. Niet op basis van anatomie of fossielen, maar op basis van genetisch onderzoek. De bioloog bestudeerde de embryonale ontwikkeling van de kleine rog, een makkelijk kweekbare kraakbeenvis. Hij onderzocht heel precies wanneer de kieuwflappen gaan groeien en welke genen dat regelen. Wat blijkt? Het gen met de vrolijke naam sonic hedgehog (Shh) dat bij de mensen zorgt voor de start en juiste groei van armen en benen, regelt bij de kleine rog de correcte ontwikkeling van het kraakbeen in de kieuwflappen. De overeenkomsten in de genetische aansturing in rog en mens zijn opvallend groot.

"Boeiend", reageert Michael Richardson, hoogleraar evolutionaire ontwikkelingszoölogie in Leiden. "Evolutionair gezien is de vin een heel belangrijke vernieuwing. Gillis komt nu met goede ondersteuning voor de kieuwtheorie." Het is echter geen onomstotelijk bewijs, vindt Richardson. De overeenkomsten kunnen toeval zijn. Een eventueel ultiem bewijs dat onze armen en benen een voorloper hebben in de kieuw zal toch moeten komen van nieuwe fossielen. Of het moet biologen lukken Shh zo te manipuleren dat een echte vin ontstaat in embryo's van de kleine rog. Richardson: "Zeg maar de evolutie herhalen."

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden