fossiel DNA,loopvogels en fylogenie

FOSSIEL DNA °
DNA-onderzoek vereist zorgvuldiger opgraven en bewaren van fossielen
http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsart.php?artikelnr=778
17 Februari 2007, jaargang 9 nr. 2 artikel 778
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Faculteit Aardwetenschappen Universiteit van Silezi챘
Fossielen die in museumcollecties terecht komen worden vaak eerst zorgvuldig behandeld: afhankelijk van hun aard worden ze gewassen, geborsteld en/of van een laklaagje voorzien. Hoe
goed bedoeld ook, deze handelwijze heeft inmiddels een schat aan onvervangbaar wetenschappelijk materiaal verloren doen gaan.
The hip of the fossil B. primigenius specimen from Pontvallain showing a bone fragment excavated in 1947 and one excavated in 2004, perfectly fitting at
the line of breakage (arrow).
Fig. 2.
Scanning electron microphotographs from cross-sections of two different fossil bone fragments from the aurochs ribs recovered from Pontvallain in 1947
(A and B) and in 2004 (C andD) (A and C, ×40; B and D, ×400).
Restanten van de op DNA onderzochte 3200 jaar oude oeros
http://www.ville-ge.ch/mhng/paleo/paleo-pdf/27-1/pal-27-1-08.pdf
Dat geldt niet zozeer voor 'normale' fossielen zoals versteende schelpen, maar vooral om fragmenten (o.a. botten) waaraan of waarin DNA aanwezig kan zijn. Met moderne technieken kunnen
zelfs kleine fragmenten namelijk veel informatie verschaffen. Bij de klassieke opgravings- en behandelingsmethoden verdwijnen de sporen van het DNA echter geheel of grotendeels. Dat bleek
onder meer overtuigend toen onderzoekers de restanten van een 3200 jaar oude oeros onderzochten. Die botten waren deels al in 1947 opgegraven en in een museumcollectie opgenomen;
de andere fragmenten waren in 2004 opgedolven en sindsdien bij -20 째C bewaard. Uit alle 'nieuwe' botten bleek met succes DNA te kunnen worden ge챦soleerd, terwijl dat bij de oude botten
in geen enkel geval nog mogelijk bleek. Het bewijst volgens de onderzoekers dat er gedurende de 57 jaar in een museum meer DNA verloren is gegaan dan in de voorafgaande 3200 jaar.
1
Onderzoekster Virginia Bessa Correia plaatst steriel opgegraven
botten in een koelbox (foto Yolanda Fernandez-Jalvo, MNCM, Madrid)
De onderzoekers kwamen dan ook al snel tot de conclusie dat bij de opgraving en behandeling van botten (en vergelijkbare fossiele restanten) veel waardevolle informatie verdwijnt. Dat is te
betreuren, want het DNA kan bijv. veel inzicht verschaffen in nog onopgeloste problemen, zoals de relatie tussen de Neanderthalers en de moderne mens. Daarbij moet worden bedacht dat
'fossiel DNA' steeds zeldzamer wordt, omdat het van nature wordt afgebroken.
Om na te gaan of er inderdaad door zorgvuldig handelen veel fossiel DNA zou kunnen worden gered, hebben Franse en Spaanse onderzoekers 247 fossiele restanten onderzocht. Die
varieerden in ouderdom van 600 tot 50.000 jaar, en waren afkomstig van talrijke vindplaatsen in Europa en het Midden-Oosten. Ze vonden dat 46% van de pas opgegraven fossielen DNA
opleverden, terwijl dat voor de 'oude' fossielen slechts 18% was. Dat betekent dat de behandelingsmethoden en de wijze van opslag in een museum uit het oogpunt van DNA-onderzoek verre
van ideaal zijn. Daarbij spelen temperatuur, zuurgraad, zoutgehalte en vochtigheidsgraad zeker een rol. De onderzoekers pleiten er ook voor om dergelijke fossielen niet te wassen maar in
koelruimtes te bewaren totdat er meer duidelijkheid bestaat over de omstandigheden die leiden tot afbraak of verdwijnen van fossiel DNA.
Eva-Maria Geigl carrying out an excavation under aseptic conditions. (Image copyright E.-M. Geigl / CNRS 2007)
Onderzoekleidster Eva-Maria Geigl tijdens de opgraving
Als er DNA aanwezig is op fossiele restanten, is analyse daarvan overigens alleen zinvol als er geen verontreiniging van ander DNA op zit. Opgravingen zouden daarom volgens de
onderzoekers dan ook veel zorgvuldiger moeten plaatsvinden, onder zo steriel mogelijke omstandigheden. Het oppakken van fossiele botten met de handen zou zeker moeten worden
vermeden. Ook het wassen moet worden vermeden, omdat daarmee 'vreemd' DNA als verontreiniging op de botten kan komen.
Referenties:

Pruvost, M., Schwarz, R., Bessa Correia, V., Champlot, S., Braguir, S., Morel, N., Fernandez-Jalvo, Y., Grange, Th. & Geigl, E.-M., 2007. Freshly excavated fossil bones are best for
amplification of ancient DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 104, p. 739-744.

http://www.pnas.org/content/104/3/739.full
Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Eva-Maria Geigl, Institut Jacques Monod, Parijs (Frankrijk).
2
http://tsjok45.multiply.com/photos/album/1704
http://tsjok45.wordpress.com/2011/02/15/casuarius/
variants_3146.jpg
3
Casuarius_casuariousFeet.jpg
casoar.a.casque.jefe.4g.jpg
4
grondvogel voet.JPG
KIWI
5
OUD DNA & LOOPVOGELS
MOA
http://www.natuurinformatie.nl/nnm.dossiers/natuurdatabase.nl/i001313.html
Tijdens een wandeling in de omgeving van Otago, Nieuw-Zeeland, stond George Pauley plotseling tegenover een enorme struisvogelachtige vogel van zes meter hoog. Zowel man als vogel
schrokken van de onverwachte ontmoeting en beiden zochten een veilig heenkomen. Dit verhaal zou zich rond 1820 hebben afgespeeld. Het is één in een reeks van dergelijke ontmoetingen
die tot 1839 als fabels beschouwd werden. In dat jaar maakte de wereldberoemde anatoom Richard OWEN echter bekend, dat hij aan de hand van één botfragment had vastgesteld, dat ooit
reusachtige vogels in Nieuw-Zeeland geleefd hebben. Het is niet ondenkbaar dat sommige van deze vogels in die tijd nog in leven waren.
Moa botten
In ieder geval bleven tot ver in de negentiende eeuw berichten binnenkomen van mensen die meenden deze zogeheten moa's gezien te hebben. Geen van deze verhalen kon echter worden
bevestigd. Wel werden vele botten gevonden, soms zelfs met de resten huid, spieren en veren.
Twee families
Aan de hand van deze botten werden verscheidene moasoorten beschreven. Eerst rekende men ze allemaal tot het geslacht Dinornis, maar tegenwoordig worden de moa's onderverdeeld in
twee families, de Dinornithidae en de Anomalopterygidae. Bovendien onderscheidt men zeven geslachten. Sommige moa's waren slechts een meter hoog, andere reikten tot meer dan drie
meter. Alle zijn nu uitgestorven.
Moa.
Krassen van een ijzeren mes
Waarschijnlijk was de moa al op zijn retour voordat de eerste mensen Nieuw-Zeeland bereikten. Veranderingen in het klimaat en vulkaanuitbarstingen zouden hun tol geëist hebben. Toen rond
900 na Christus de eerste Polynesiërs op de eilanden kwamen, ging het snel bergafwaarts. Waarschijnlijk leefden sommige van deze vogels nog toen de eerste Europeanen naar NieuwZeeland kwamen. Sommige botten vertonen krassen die door ijzeren messen gemaakt zouden zijn, en ijzer werd pas door de Europeanen in Nieuw-Zeeland geïntroduceerd. Bovendien bleek
uit gesprekken met de oorspronkelijke bewoners, de Maories, dat in ieder geval kort voordat Captain Cook in 1770 de eilanden ontdekte, er nog op 'reuzenvogels' gejaagd werd.
Museumcollectie
Moaskeletten zijn geen zeldzaam verschijnsel in museumcollecties.
Het Nationaal Natuurhistorisch Museum bezit er één, dat echter jarenlang als een Olifantsvogel van Madagaskar in de tentoonstelling stond. Inmiddels is vastgesteld dat het gaat
om een skelet vanEmeus crassus (Owen, 1846). Daarnaast bezit het museum een wervel en een kuitbeen, die in 1949 opgegraven zijn in de beroemde moa-vindplaats Pyramid Valley op
het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland. Volgens het label behoren ze tot een soort van het geslacht Dinornis, maar ze zouden net zo goed kunnen behoren tot één van de drie andere moageslachten die in Pyramid Valley zijn opgegraven
OLIFANTSVOGEL
http://www.natuurinformatie.nl/get?site=nnm.dossiers&view=natuurdatabase.nl&id=i001314
Het is mogelijk om met gebruik van elementaire natuurkunde en biologie de maximale grootte van een ei te berekenen. Je zou denken dat sommige dinosauriërs dergelijke eieren ook
daadwerkelijk hebben gelegd. Het waren echter niet de dinosauriërs, maar de olifantsvogels Aepyornis maximus (I. Geoffroy St. Hilaire, 1851) van Madagaskar die de grootste eieren ooit
hebben gelegd. Een ei van eenOlifantsvogel heeft dezelfde inhoud als zeven struisvogeleieren. Uiteraard was de vogel die deze eiëren legde zelf ook gigantisch. Aepyornis maximus was
meer dan drie meter hoog: maar net iets kleiner dan de grootste Moa van Nieuw-Zeeland, maar wel veel zwaarder gebouwd. Aepyornis maximus is ongetwijfeld de bekendste olifantsvogel,
maar zeker niet de enige. Uit opgravingen weten we dat er drie en misschien zelfs vier verschillende soorten waren. De kleinste soort was ongeveer zo groot als de Australische
emoe, Dromaius novaehollandiae.
Middenvoetsbeen en dijbeen van de olifantsvogel.
Oorzaak uitsterven onbekend ?
6
Het is onbekend waardoor olifantsvogels zijn uitgestorven. Toen de eerste Europeanen Madagaskar bereikten, waren de kleine soorten al verdwenen. Net als bij de moa's uit Nieuw-Zeeland,
zouden klimaatsveranderingen één van de oorzaken kunnen zijn geweest. Het is niet bekend of de olifantsvogel door de Malagasy, de oorspronkelijke bewoners van Madagaskar, bejaagd is.
Dit lijkt echter wel waarschijnlijk, aangezien ook een aantal van de grote zoogdieren op Madagaskar door toedoen van de mens zijn uitgeroeid. In ieder geval lijkt het logisch dat een
gemakkelijke voedselbron als de eieren van de olifantsvogel door de Malagasy gebruikt werd.
Moa kon klimaatverandering goed hebben
06 augustus 2012 Caroline Kraaijvanger
http://www.scientias.nl/moa-kon-klimaatverandering-goed-hebben/69376
Bronmateriaal:
"Giant moa had climate change figured out" - Adelaide.edu
De afbeelding is gemaakt door John Megahan (via Wikimedia Commons).
Wie of wat was nu de oorzaak van het verdwijnen van deze reuzevogel? De mens of toch klimaatverandering? Nieuw onderzoek legt de schuld weer bij ons. De moa kon
klimaatverandering namelijk prima het hoofd bieden.
“Tot nu is het heel moeilijk gebleken om vast te stellen hoe megafauna de afgelopen 50.000 jaar op veranderingen in de omgeving reageerde,” vertelt onderzoeker Nic Rawlence. “Omdat de
komst van de mensen en klimaatverandering in veel plaatsen wereldwijd tegelijkertijd plaatsvonden.”
DNA
Om vast te stellen hoe het de moa’s precies vergaan zou zijn als de mens niet naar hun leefgebied was getogen, keken de onderzoekers onder meer naar het oude DNA van de vogels. Ook
bestudeerden ze aan de hand van isotopen wat de vogels aten. “We zijn zo in staat om te laten zien dat de moa’s de effecten van de klimatverandering voordat de mens kwam het hoofd
konden bieden door hun favoriete leefgebied toen dit door opwarming en afkoeling groeide, kromp of zich verplaatste, te blijven volgen.”
Over de moa
De moa was een echte supervogel. De vogel kon wel 2,5 meter hoog worden zo’n 250 kilo wegen. Het waren planteneters. De vogels verdwenen niet lang nadat de eerste mensen op NieuwZeeland verschenen: de mens en diverse moa-soorten deelden het eiland slechts 200 jaar.
Stabiel
Als een resultaat daarvan bleven de aantallen moa’s gedurende 40.000 jaar stabiel. Tot het jaar 1280 aanbrak en de eerste mensen op Nieuw-Zeeland arriveerden, zo meldt het
blad Quaternary Science Reviews. “Het aantal moa’s nam voor de mensen arriveerden nog niet af, zoals eerder werd gesuggereerd. Het overweldigende bewijs suggereert dat het uitsterven
van de moa plaatsvond doordat er teveel op gejaagd werd en hun leefgebied werd vernietigd.”
Hoewel het onderzoek een heel trieste zaak betreft – het uitsterven van de moa – heeft het ons ook nog goed nieuws te bieden. De moa toont namelijk aan dat klimaatverandering niet het
einde hoeft te betekenen: soorten kunnen flexibel genoeg zijn om hun favoriete leefgebied dat door klimaatverandering noordelijker of zuidelijker kan komen liggen, te volgen. Het wijst erop
dat dieren van nature op klimaatverandering reageren en het verschuiven van een leefgebied dus niet hoeft te betekenen dat ze helemaal verdwijnen.
Scheenbeen van de olifantsvogel.
Grootste olifantsvogel
De grootste olifantsvogel, Aepyornis maximus, leefde waarschijnlijk nog ten tijde van de bezetting van Madagaskar door de eerste Europeanen. De eerste Franse gouverneur van het eiland,De
Flacourt maakte in een brief in 1658 melding van een grote vogel die leefde op afgelegen plaatsen waar jacht onmogelijk was. Helaas werd De Flacourt vermoord door piraten voordat hij meer
over deze mysterieuze vogel kon vertellen.
Ei van de olifantsvogel. Rechts een struisvogelei.
Museumcollectie
Het Nationaal Natuurhistorisch Museum bezit een ei van Aepyornis maximus dat verzameld is door de 19de eeuwse ontdekkingsreiziger Alfred Grandidier. Het ei is 29,7 cm lang, 20,5 cm
breed en heeft een schaal van 3 mm dik en is gekocht via de firma Frank, die handelde in natuurhistorische objecten. François Pollen, die door het museum naar Madagaskar was gestuurd om
te verzamelen, vond slechts een schaalfragment. In 1935 ontving het museum een dijbeen, een scheenbeen en een middenvoetsbeen, die eens te meer duidelijk maken hoe groot het dier
moet zijn geweest
7
MOA EIEREN
Caroline Hoek
10 maart 2010
Een internationaal team van wetenschappers is erin geslaagd om DNA uit de eierschaal van de uitgestorven moa te halen. En dat is een doorbraak die hopelijk helpt verklaren waarom de
vogel ooit uitstierf. Het onderzoek is baanbrekend. Nog nooit slaagden wetenschappers erin om DNA uit een ( fossiele ) eierschaal te halen.
“We kunnen niet alleen de eierschalen aan bepaalde moa-soorten koppelen, maar door naar de familiebanden van individuele vogels te kijken ook een gedetailleerd model ontwikkelen van de
manier waarop gejaagd werd,” vertelt onderzoeker Chris Jacomb.
Dat helpt ons om de jacht en het proces van uitsterven beter te begrijpen.
Toekomstig onderzoek richt zich met name op het uitsterven van de moa. Eerder stelde Jacomb al vast dat de moa zo’n 150 jaar nadat de mens op Nieuw-Zeeland arriveerde uitstierf. Het
draait nu dan ook om de relatie tussen de mens en de moa. De grote vraag is in hoeverre Polynesische jagers aan het uitsterven van de moa hebben bijgedragen en hoe zij reageerden toen
de vogel wellicht door hun toedoen steeds schaarser werd.
De Reuzenmoa ( lang versleten voor de Olifantsvogel ?Aepyornis Maximus ) gereconstrueerd in het Museon te Den Haag (links) met rechts een struisvogel en daar tussenin een
reconstructie van de dodo. Misschien komt daar ook nog DNA van te voorschijn uit een eierschaal.
8
Botten van de reuzenmoa
Aepyornis
Reuzenvogel-DNA uit eierschalen
Links
Lees ook: 'Rui houdt vogels klein - Groei nieuwe veren kost grotere dieren meer tijd', Noorderlicht nieuws, 17 juni 2009
Lees ook: 'Bescherming tegen reuzenvogels - Eilandplanten hebben achterhaalde overlevingstactieken', Noorderlicht nieuws, 31 mei 2007
Voor het eerst is het wetenschappers gelukt om DNA te isoleren uit duizenden jaren oude eierschalen. Het blijft daarin veel beter bewaard dan in bot. Dit levert onder meer nieuwe
kennis op over reuzenvogels die door de mens zijn uitgeroeid.
"Het fossiele ei dat we vorig jaar op het Portugese eiland Selvagem Grande vonden, is hoogstwaarschijnlijk te oud om nog DNA prijs te geven. Al lijkt het zeven miljoen jaar geleden gelegd te
zijn, niet vijftien, zoals we eerst dachten." Maar paleontologe Hanneke Meijer vindt het wel opwindend nieuws waarmee collega’s komen in het vakblad Proceedings of the Royal Society B.
Een internationale groep onderzoekers schrijft daarin dat het voor het eerst is gelukt om DNA te isoleren uit duizenden jaren oude eierschalen. Michael Bunce en zijn collega’s hebben vooral
geëxperimenteerd met de dikke eierschalen van uitgestorven reuzenvogels. Het leverde ze het allereerste DNA op van de olifantsvogel Aepyornis, voor zover bekend de zwaarste vogel
die ooit heeft geleefd.
De soort legde eieren van acht liter en liep tot zo’n duizend jaar geleden rond op Madagaskar. Pogingen om DNA uit Aepyornisbotten te halen, zijn tot nu toe mislukt.
Ideale bewaarplaatsen
Eierschalen zijn eigenlijk ideale bewaarplaatsen van DNA, blijkt nu. Zo’n schaal bestaat voor 97 procent uit calciumcarbonaat. De overige 3 procent is organisch materiaal, en dat zit
voornamelijk opgesloten binnenin de kalkkristallen, zagen de onderzoekers toen ze plakjes eierschaal met lichtgevende DNA-verklikkers onder de microscoop legde. Het DNA-houdende
materiaal kan er dus niet uit, en bacteriën die DNA lusten, kunnen er niet in.
Zo kan het eier-DNA intact blijven onder omstandigheden die geen enkel ander weefsel aankan, ontdekten de DNA-jagers. Ze hebben stukjes eierschaal onderzocht uit Australië, NieuwZeeland en Madagaskar, gebieden die elk hun eigen soorten reuzenvogels hadden. De fossiele eierresten waren gevonden op plaatsen met heel verschillende omstandigheden, zoals
moerassen en grotten. Een van de oudere Australische eieren had zelfs brandsporen en was mogelijk voor de maaltijd op een vuur gelegd.
Aangebrand ei
Het oudste fragment was zo’n vijftigduizend jaar oud. Dat was het enige monster dat geen vogel-DNA opleverde. Bij de rest was het wel raak, ook bij het ei met sporen van vuur. Mitochondriaal
DNA, dat voldoende is om een soort op naam te brengen, maar weinig zegt over de eigenschappen van een dier. Maar ook kern-DNA, dat veel meer informatie kan geven.
Naast reuzenvogeleieren nam de groep ook twee ‘gewone’ eierschalen onder handen, die waarschijnlijk niet zo oud waren, maar waarvan ze niet wisten welke vogels erbij hoorden. Het ene
bleek DNA van een kerkuil op te leveren, het andere van een eend. Ook deze veel dunnere eieren kunnen dus een bron zijn van DNA, ook als ze in warme gebieden zijn gevonden.
Dat is goed nieuws, zegt Hanneke Meijer. “Ik had eerlijk gezegd niet verwacht dat dit ooit zou kunnen, zeker niet bij eierschalen van meer dan tienduizend jaar oud! Ik doe zelf
onderzoek aan vogelresten uit een grot in Indonesië, waar het vochtig en heet is. DNA uit de botten is echt niet te verwachten. Maar misschien leveren de eieren wel iets op. Dat
zou geweldig zijn.”
Elmar Veerman
Charlotte L. Oskam e.a.: ‘Fossil avian eggshell preserves ancient DNA’, Proceedings of the Royal Society B, 10 maart 2010
9
De olifantsvogel is niet meer, maar eieren zijn er nog wel. En die zijn indrukwekkend
Eieren van de olifantsvogel (1), moa (2), struisvogel (3) en andere vogels in het Natural History Museum in Londen. Met, waarschijnlijk, DNA in de schalen.
Bescherming tegen reuzenvogels
Eilandplanten hebben achterhaalde overlevingstactieken
Links
Lees ook: 'De oeraap van Madagaskar - DNA uit oude botten wijst op enkele oversteek', Noorderlicht nieuws, 22 maart 2005
Planten op Madagaskar hebben nog allerlei verdedigingsmechanismen tegen de uitgestorven reuzenvogels die daar vroeger rondliepen. Dat heeft nu weinig zin meer, want om
hoefdieren te weerstaan heb je heel andere tactieken nodig.
De planten die William Bond en John Silander beschrijven in hun artikel in vakblad Proceedings of the Royal Society B zijn hopeloos uit de tijd. Ze groeien op Madagaskar, waar reuzenvogels
miljoenen jaren lang de dienst uitmaakten. De grootste, die bekendstaat als olifantsvogel, was tot drie meter hoog en woog zo’n 350 kilo. Net als zijn wat kleinere verwanten at het beest
blaadjes en twijgjes die hij met zijn snavel van planten aftrok. Andere grote grazers waren er niet, want aan zoogdieren was er op Madagaskar niet meer te vinden dan een selectie halfapen en
vleermuizen.
10
Maar een kleine tweeduizend jaar geleden veranderde alles plotseling. De eerste mensen vestigden zich op het eiland, afkomstig uit Zuidoost-Azië. Al snel was er geen enkele reuzenvogel
meer over, waarschijnlijk doordat de dieren intensief werden bejaagd.
De planten van Madagaskar hadden zich in de miljoenen jaren daarvoor aangepast om zo onaantrekkelijk mogelijk te zijn voor de gesnavelde vegetariërs. Die erfenis is vast niet zomaar
verdwenen, bedachten de Zuidafrikaan Bond en de Amerikaan Silander.
Als eersten gingen ze in de bosjes van Madagaskar op zoek naar de verdedigingswapens van deze planten tegen de uitgestorven reuzenvogels. Enkele jaren geleden hadden ze al gekeken
naar Nieuw-Zeelandse planten, die dan wel in een heel ander klimaat groeien, maar verder veel overeenkomsten hebben: voor deze soorten maakten gigantische vogels lange tijd de buurt
onveilig, net als voor hun collega's op Madagaskar. Deze vogels, de moa’s, legden het loodje toen de Maori op de eilanden aankwamen, omstreeks duizend jaar geleden. Ook deze vogels zijn
nooit door Westerse ogen gezien.
De oorspronkelijke planten van Nieuw-Zeeland waren goed aangepast aan het leven onder de dreiging van reuzenvogels, en ze zijn dat nog steeds. Ze hebben meestal twee vormen: eentje
voor als ze jong en laag zijn, en een andere vorm voor hoogtes boven de twee, drie meter, waar geen loopvogel er meer bijkan.
De jeugdvormen hebben opvallend kleine blaadjes, zodat een vogel veel moeite moet doen om zijn maaltje bij elkaar te plukken. Hun takken zijn dun, wat ze moeilijk te grijpen maakt, maar ook
sterk, waardoor het lastig is om ze van de plant te trekken. Vaak hebben de takken een zigzagvorm. Als je aan het einde trekt, geeft zo’n tak moeiteloos mee, dus pas na een heel eind trekken
breekt hij af. Ook staan de zijtakken meestal onder een grote hoek ten opzichte van de hoofdtak. Dat maakt het geheel te breed om gemakkelijk een vogelkeel in te glijden.
Als bescherming tegen grazende zoogdieren zijn al deze aanpassingen knap waardeloos. Stekels zijn dan veel effectiever, en die zie je dan ook veelvuldig op het vasteland. Grote vogels
pikken simpelweg tussen de stekels door met hun harde snavels, dus de planten op Nieuw-Zeeland hebben daar nooit in geïnvesteerd. En op Madagaskar? Bond en Silander verzamelden
allerlei planten uit de plaatselijke bosjes en deden hetzelfde in Zuid-Afrika. Vervolgens keken ze of deze gewassen de kenmerken hadden die ze kenden uit Nieuw-Zeeland.
En inderdaad, die hadden ze. Een computerprogramma kon meestal uit de kenmerken van een plant afleiden waar hij vandaan kwam. De exemplaren uit Madagaskar leken uiterlijk veel meer
op Nieuw-Zeelandse planten dan op die van het Afrikaanse vasteland, terwijl ze aan deze laatste veel sterker verwant waren. De afweermechanismen tegen grote vogels zijn daar de
achterliggende oorzaak van, menen de biologen.
De beschermingsmaatregelen van deze planten zijn dus hopeloos ouderwets, en dat zal ze op termijn waarschijnlijk de das omdoen. De onderzoekers verwoorden dat zo: “Het verdwijnen van
de vogels en de introductie van zoogdieren met totaal andere voedingsgewoonten kan diepgaande en blijvende effecten hebben op de soortsamenstellingen van deze
plantengemeenschappen.” Zigzagtakken zijn uit. Wie wil overleven, meet zich stevige stekels aan.
Elmar Veerman
William Bond en John Silander: ‘Springs and wire plants: anachronistic defences against Madagascar’s extinct elephant birds’, Proceedings of the Royal Society B, 30 mei 2007
Monnier 1913
11
Zo zou de grootste Nieuw-Zeelandse moa eruit gezien kunnen hebben. Iets hoger, maar minder zwaar dan de olifantsvogel van Madagaskar.
Acacia delicantita, een typische plant uit de bosjes van Madagaskar. Hij gaat een onzekere toekomst tegemoet, met zijn achterhaalde anti-vogeltactieken.
DNA en fylogenie °
RECONSTRUCTIE VAN DNA ZOOGDIER-VOOROUDER
Zie artikel door Haussler --> http://ee-wcl.tamu.edu/itw2004/program/haussler.pdf
)
Wetenschappers ( onder leiding van David Haussler --->http://www.cse.ucsc.edu/~haussler/) zijn erin geslaagd de genetische code te
simuleren van een voorvader van huidige placentadragende zoogdieren . (http://en.wikipedia.org/wiki/Mammal )
Het zou gaan om een muisachtig nachtdier ( --->http://en.wikipedia.org/wiki/Shrew ) dat 75 miljoen jaar geleden naast de dinosaurus
heeft geleefd.
De samenstelling van de code ( -->http://en.wikipedia.org/wiki/Genome http://en.wikipedia.org/wiki/Comparative_genomics ) gebeurde volledig met de computer en
zou voor 98 procent accuraat zijn. De onderzoekers hopen dat ze met de simulatie een beter inzicht zullen krijgen in het menselijk
genoom.
12
referenties ; de morgen /
http://www.betterhumans.com/News/news.aspx?articleID=2004-11-30-3
LINKS
Media articles ;
Genomics
http://www.betterhumans.com/Topics/content.aspx?TopicName=Genomics
http://news.bbc.co.uk/1/low/sci/tech/4056559.stm
Scientific magazines ( announcements )
http://www.medilexicon.com/medicalnews.php?newsid=17110
Scientific reports , sources and literature
http://genome.ucsc.edu/goldenPath/pubs.html
http://www-stat.ucdavis.edu/~nello/sta226/material/whole_genome/BurquePevzner_HMR.pdf
Dec 9, '04
Comment Tim Ogilvie
Quote
Van de soorten die het meest op de oude voorvader lijken, kan men redelijk verwachten
dat ze ook in hun genomen dichter bij de voorvaderlijke set-up
staan ...
Echter ___ als je bovenstaand diagram bekijkt____blijkt in de plaats daarvan dat :
1.- de knaagdieren de grootste verschillen met de voorouderlijke genetische informatie , bezitten ___ Terwijl toch algemeen wordt aangenomen dat de
voorouder van de placentale zoogdieren een "rat-achtige " was ... .
2.- Mensen en de paarden verschillen het minst (rond de ca 25 % ) maar zijn fysisch zeer verschillend.
1.-,Een "ratachtige " betekent nog niet een knaagdier ...
Spitsmuizen zijn ook "rat-achtig" , maar het zijn insectivoren
2.- Heel wat bewijsmateriaal wijst erop dat de vrij kleine veranderingen in DNA aan de basis kunnen liggen van dramatische veranderingen in
lichaamsgrootte, enz.....(Er zijn bijvoorbeeld ook fossiele (eigensoortige )dwergvormen van vele dier-types op ( bijvoorbeeld ) eilanden bekend ....)
Dat is mogelijk omdat vele genen met uiterst kleine" schakelaars " zijn uitgerust en die bepalen wanneer en waar proteïnen zullen worden
aangemaakt . Verander de schakelaar en je verandert de rol ( werking en funktie ) van het gen.Zo is het verband tussen het aantal nucleotiden dat (
eventueel ) de " verandering " oplegt en de zichtbare verschillen in de organismen , zeer ingewikkeld
3.- Bovendien :
in de vergelijkende onderzoeken tussen de 19 soorten gaat het om een brokstuk dat toch nog 1,1 miljoen basisparen( nucleotides )bevat goed
voor even zovele mogelijkheden tot puntmutaties ....
Korte inleiding / samenvatting Epigenetica -idee
* Het erfelijk mechanisme is niet alleen simpelweg beperkt tot " coderende genen" , start en stop instrukties / 'leestekens " , junk en silent
( enzovoort ) sequenties van genenopeenvolgingen ( : het klassieke genoom ) , maar bezit ook ( bijvoorbeeld ) wat sommigen het " epigenoom " apparaat
noemen . Daarin zit precies het subtiel regelende informatie-laagje dat over de vierlettercode hangt
* De meeste van onze eigenschappen worden bepaald en doorgegeven door eiwitcoderende genen ( bij de mens zijn dat een kleine 25 a 30 duizend "actieve "
genen : terwijl we er toch een ca 100.duizendtal bezitten
(--->De mens blijkt nóg minder genen te hebben dan gedacht: zo n 20.000 tot 25.000. Wederom bevestigt dat het vermoeden dat het niet om de aantallen
gaat, maar om de manier waarop de genen samenwerken.
zie verder ---> http://www.dnacode.nl/forums/viewtopic.php?t=6 )
De eiwitcoderende informatie maakt deel uit van het eigenlijke DNA : een deel van de info die onze uiterlijke kenmerken en gezondheid mede kan bepalen
zit echter opgeslagen in molecules die bovenop het DNA zitten ( waaronder de zogenaamde "Markers" )
epigenetische code
* Deze
verklaart hoe het komt dat sommige ziekten generaties kunnen overbruggen of slechts één helft van een
eeneigige tweeling
treffen . Ook bij de ontwikkeling van kanker spelen epigenetische fouten een markante rol
* Het genoom fungeert als een ingewikkelde machine en bestaat uit complete , interreagerende machine-onderdelen .
De epigenetische component zal zich
waarschijnlijk gemakkelijker door medicijnen laten beinvloeden dan het eigenlijke DNA recept ...
Wat er dan weer op wijst dat de epigenetische factor waarschijnlijk gevoeliger is voor veranderingen in het millieu en daardoor de ontwikkeling tot
volwassen en fertiel fenotype in belangrijke mate al naar gelang de zich presenterende omstandigheden , stuurt; en wel door bijvoorbeeld onder
andere , het aan en uitschakelen van coderende genen en het al dan niet produceren en "vastplakken" van chemische markers ( net zoiets als :
"bladwijzers " innaaien in een grote encyclopedie of "etiketjes" plakken in een groot archief /bilbliotheek ---> OPGELET dit is een ANALOGIE om het
concept te verduidelijken -->
het zijn niet echt "etiketjes "die worden "opgezocht " of geplakt door een "intelligentie" ... )
13
Niches en horizontale spreiding
comment Steve Russell
Quote
.... Ik heb ooit geleerd dat ook een oudertaal " evolueerd " in verschillende dochtertalen ; de meest gelijkende dochters bevinden zich nog steeds in het oorsrponggebied van de oudertaal , terwijl
de migranten veel verder van huis geraken ( ook figuurlijk )
De meeste "conservatieve" talen,/ en met de meeste dialektische varianten zijn diegenen die het minst in vergelijking met de oudertaal zijn veranderd, en bevinden zich in de sprekende
gemeenschappen die het minst ver van het taalgebied- centrum zijn geemigreerd.
Ren gelijkaardige "regel " geld voor de menselijke genetische geschiedenis:
de grootste genetische diversiteit in de bevolking ( populaties ) wordt gevonden bij de groepen die in het voorouderlijke geboorteland blijven = bewijsmateriaal daarvoor vind men in afrika
Ik ben benieuwd of een gelijkaardige regel niet zou kunnen van toepassing zijn op genomen-evolutie ?
Als dat zo is , dan zal het nakomelingsschap dat (ongeveer) het zelfde gebied is blijven exploiteren als de gemeenschappelijke voorvader ook het grootste aantal van "random varianten "
tentoonspreiden ; gedreven door genetische veranderingen, terwijl afstammelingen die de oorsrponggebieden hebben verlaten veel meer zullen
zijn uitgeslekteerd door de "andere " omgevingen dan de oorspronkelijke "geboortegrond ."-omstandigheden van de blijvers ... en zelfs andere evolutionaire routes zijn ingeslagen ... ..
Bronnen
http://www.corante.com/loom/archives/resurrecting_genomes.php#comments
EOS october 2004 ---> epigenetica
Dec 8, '04
80 miljoen jaar oud gedeelte van een voorouderlijk zoogdiergenoom gereconstrueerd ....
http://www.corante.com/loom/archives/resurrecting_genomes.php#comments
Carl Zimmer
Het gereconstrueerde genoom-deel in kwestie is van de theoretische gemeenschappelijke voorvader van mensen en nog veel andere
placentale zoogdieren
(bekend onder de troetelnaam ;
Boreoeutheria).
Wetenschappers vergeleken hetzelfde stuk DNA in 19 soorten zoogdieren.
(deze homp bestaat uit 1,1 miljoen basisparen en omvat tien genen en heel wat junk .)
http://graphics8.nytimes.com/images/2004/12/06/science/sci_PALEOGENEb_041207.gif
De onderzoekers konden door "backward engeneering " het voorouderlijke genetische genoom-brokstuk revconstrueren , en toonden aan dat de nauwkeutigheid
van hun reconstructie binnen de 98,5% ligt .
Er zijn sommige belangrijke consequenties verbonden aan deze research :
---> Om te beginnen zou het in de toekomst mogelijk moeten zijn om dit DNA brokstuk in het labo terug samen te stellen en vervolgens in te bouwen in het
genoom van proefdieren waarvan het homologe eigen stuk DNA is verwijderd .... Dat kan veel kennis opleveren over de manier waarop die
voorvaderlijke gereconstrueerde genetische info zich uitdrukt ...
---> Wetenschappers zijn er ook van overtuigd dat zij bij gebruikmaking van dezelfde techniek , het volledige genoom zullen kunnen reconstrueren ;
tenminste als het huidige onderzoek verdergaat met hetzelfde elan ...
14
Kunen de wetenschappers op één of andere dag een
"fundamentele Boreoeutherian " klonen?
Het is ( misschien ) niet onmogelijk ; maar tot nu toe erg twijfelachtig --->
immers
1.- Het oorspronkelijke zoogdier genoom is in die 80 miljoen jaar wel erg vertakt
Tot nu toe zijn slechts 19 soorten met elkaar vergeleken ...
1.- Andere placentale (?) zoogdier-groepen ( waaronder ook uitgestorven soorten / waarvan dus geen DNA voorhanden is ) hebben zeer verschillende evolutieve
geschiedenissen ( enfylogenetische verwantschappen gebaseerd op morfologie en paleontologische gegevens , met de andere groepen ) , en die kunnen
de reconstructie van het komplete genoom van de fundamentele "common ancestor van placentale zoogdieren" , toch wel erg moeilijk en
gecompliceerd maken ...
Wat natuurlijk geen reden is om het NIET te proberen
Dec 2, '04
Prehistorisch erfgoed gereconstrueerd
( bron de standaard
mei 2004 )
Wetenschappers zijn er al vroeger in geslaagd erfelijk materiaal van dino-voorouders, van oerbacteriën en van de menselijke voorvaderen te reconstrueren, en er prehistorische eiwitten mee te
maken. Het gedrag van die eiwitten leert hen veel over de evolutie.
MET uitzondering van DNA-fragmenten die bewaard zijn gebleven in barnsteen, ijs of veen, is er nauwelijks genetisch materiaal terug te vinden van planten, dieren of micro-organismen
die in lang vervlogen tijden de aarde bevolkten. Zulk prehistorisch DNA zou nochtans interessante informatie kunnen leveren over hoe het leven ge챘volueerd is, en over wat
dinosaurussen bijvoorbeeld wel of niet konden. Hoewel het met hele genomen nog niet lukt, zijn wetenschappers er wel al in geslaagd individuele genen te reconstrueren - fragmenten
uit het genoom die de code bevatten voor de aanmaak van eiwitten - en op basis daarvan eiwitten te maken die de kenmerken van dinosaurussen, oerbacteri챘n of mensen bepaalden.
Hoe het genetisch materiaal van prehistorische planten en dieren er uit zag en welke eiwitten actief waren in hun cellen, trachten wetenschappers meestal te achterhalen door te kijken naar
de genen van hun verre nazaten - soorten die nu leven en waarvan het DNA dus gemakkelijk kan ge챦soleerd en bestudeerd worden.
Op basis van verschillen en verwantschappen in het genetisch materiaal van de nu levende soorten, kunnen genetici stambomen reconstrueren van hoe het genetisch materiaal van de vroegere
soorten er ongeveer moet hebben uitgezien. Maar het blijft berekend gokwerk. Welke DNA-volgorde, welke genen en welke eiwitten de stofwisseling, de zintuiglijke vermogens en het gedrag
van de prehistorische fauna en flora bepaalden, daarvan kunnen we alleen maar op basis van hypothesen een idee krijgen.
Nieuwe en verbeterde biotechnologische technieken brengen daar verandering in. De statistische methoden waarmee teruggeredeneerd wordt hoe genen er waarschijnlijk hebben
uitgezien, zijn de laatste jaren sterk verfijnd. Daardoor kunnen wetenschappers nu tot veel dieper in het verleden terugredeneren. En dankzij verbeterde technieken van DNA-synthese,
kunnen ze nu ook gemakkelijker grote stukken van die vermoedelijke historische DNA-volgorde in een reageerbuis nabouwen, een karwei dat tien jaar geleden slechts uiterst moeizaam
en met grote beperkingen kon uitgevoerd worden. In het laboratorium eiwitten maken op basis van de DNA-instructies in het nagebouwde gen wordt ook steeds gemakkelijker. En dan
volgt nog een belangrijke stap: testen hoe het eiwit werkt, en welke eigenschappen het verleende aan het prehistorische dier en welke niet. Dat gebeurt onder andere door te kijken met
welke andere eiwitten en moleculen het gereconstrueerde eiwit reageert. Ook deze tests en de zuiveringsmethoden die ervoor nodig zijn, zijn de laatste jaren steeds beter geworden.
Door die technische vooruitgang kunnen nu in het laboratorium genen en eiwitten worden gemaakt zoals wetenschappers vermoeden dat ze er een miljard jaar geleden moeten hebben
uitgezien, meldt Joseph Thornton van de Universiteit van Oregon in het vakblad Nature Reviews Genetics.
Hoewel het onderzoek nog maar net op gang komt, heeft het al enkele interessante inzichten opgeleverd over de evolutie en het leven van weleer.
Door bijvoorbeeld een oogpigment te reconstrueren van de reptielachtige voorvaderen van de dinosaurussen en de huidige vogels en krokodillen, zijn wetenschappers erachter gekomen dat
deze prehistorische
archosaurussen waarschijnlijk een goed nachtzicht hadden.
Het eiwit dat 240 miljoen jaar geleden voor de lichtontvangst in het oog zorgde bij deze archosaurussen, hebben Belinda Chang en haar collega's van de Rockefelleruniversiteit in New York
nagebouwd. Ze leidden de meest waarschijnlijke structuur van dit prehistorische eiwit af uit de structuur van het oogpigment, rodopsine genaamd, van nu levende afstammelingen van de
archosaurussen, zoals de alligator, de duif, de zebravink en de kip. Het gereconstrueerde prehistorische pigment bleek in het laboratorium alle taken te volbrengen die nodig zijn om bij een lage
lichtintensiteit te werken. Hoewel nog niet zeker is dat ook de rest van het dinosaurusoog aan nachtzicht was aangepast, is het dus mogelijk dat de eerste dino's nachtdieren waren.
Gen- en eiwitreconstructie heeft ook al tot nieuw inzichten over onze eigen soort geleid.
De onderzoeksgroep van Joseph Thornton in Oregon reconstrueerde een historisch gen en eiwit dat de evolutionaire voorloper is van de huidige menselijke genen en eiwitten die een
belangrijke rol spelen in de hormonale huishouding, de ontwikkeling en de voortplanting; de zogenaamde stero챦de receptoren.
Door het voorlopereiwit te bestuderen hoopten de wetenschappers te begrijpen waarom de mens nu genen bevat voor zoveel verschillende versies van die stero챦de receptoren, elk met eigen
typische kenmerken.
Ze ontdekten dat de oer-receptor functioneerde als een oestrogeen-receptor, een receptor voor een vrouwelijk geslachtshormoon dus. Dat is verrassend, want in de biologische
hormoonsynthese wordt oestrogeen pas als laatste gemaakt, eerder in de synthese-keten ontstaan de hormonen progesteron en testosteron. Wetenschappers hadden dus eerder verwacht
dat de 'oerreceptor' met een van deze twee hormonen zou reageren. De evolutie van deze belangrijke receptoren is waarschijnlijk anders verlopen dan ze dachten.
De meest verregaande genetische reconstructie speelden Eric Gaucher en zijn collega's van het Scripps Research Institute recent klaar. Gaucher maakte een eiwit dat in oerbacteri챘n
meer dan een miljard jaar geleden de snelheid van de bacteri챘le eiwitsynthese regelde.
Omdat het een temperatuurgevoelig eiwit betreft, verraadt de moleculaire reconstructie een en ander over het milieu waarin het eerste leven ontstond.
Volgens eerdere hypothesen ontstonden de bacteri챘n uit een warmteminnende voorouder die in een hete omgeving leefde. Tests met het nagemaakte oereiwit blijken dat te bevestigen: in het
laboratorium voert het z'n taken het best uit bij een temperatuur van 65 graden. De oerbacterie was dus vermoedelijk aangepast om te leven bij deze hoge temperatuur.
Op die manier geeft het historische DNA- en eiwitonderzoek wetenschappers interessante inzichten in hoe organismen vroeger leefden en evolueerden, en helpt het verklaren waar de
eigenschappen van soorten van nu vandaan komen.
Hypothesen die al op basis van fossielen en ander onderzoek gesteld waren, kunnen op moleculair niveau, met DNA en eiwitten, getest worden, al blijft ook aan deze reconstructie nog
een zekere statistische onzekerheid kleven.
Wetenschappers hopen met de gereconstrueerde genen en eiwitten op termijn in het laboratorium te kunnen nabootsen en onderzoeken hoe een specifieke selectiedruk de evolutie in een
bepaalde richting geduwd heeft. Hele uitgestorven diersoorten weer tot leven wekken op basis van gereconstrueerd DNA, zoals genenjager
wel ziet gebeuren zit er nog niet meteen in.
15
Craig Venter
ooit nog
16