evolutie.blog.com

Biodiversiteit kan onverwachts nut opleveren. Een treffend voorbeeld is de -letterlijk- onooglijke garnaal  Rimicaris exoculata (1). Op de foto hiernaast ziet U twee rode flapjes op de rug van een garnaal. De garnaal heeft geen ogen. Hij is dus blind. Of toch niet? Die twee flapjes op de rug van het beestje bestaan uit lichtgevoeilige cellen. Ze bevatten rhodopsine dat erg lijkt op die in ons netvlies. Die flappen zijn in feite een netvlies zonder lens. Dus hij heeft een naakt netvlies op zijn rug. Kan het gekker? Het garnaaltje werd aangetroffen op de bodem van de Atlantische oceaan bij zgn black-smoker vents. (overigens een plaats die nog niet ontdekt is door het toerisme). Daar is het pikkedonker. Vermoedelijk dient het naakte netvlies voor het detecteren van het zeer zwakke licht dat de black-smoker bronnen uitstralen. Er vallen veel meer verrassende zaken te vertellen over dit bizarre beestje (zie het uitstekende boek van Nick Lane 1 waar ik dit voorbeeld vond), maar de bedoeling van dit voorbeeld is duidelijk te maken dat evolutiebiologen afhankelijk zijn van biodiversiteit om de evolutie van het oog te kunnen ontrafelen.
De tweede les is dat niet van te voren te voorspellen is welke soorten behulpzaam kunnen zijn bij het oplossen van evolutionaire raadsels. Dat is het onverwachte element. Heb je eenmaal biodiversiteit op aarde tot 5% teruggebracht, dan kun je het wel vergeten om zaken als de evolutie van het oog op te lossen. Eigenlijk zijn evolutiebiologen altijd afhankelijk van niet te voorspellen soorten om lastige evolutionaire raadsels op te lossen. In het geval van het oog geeft het bovendien antwoord op het bekende creationistisch bezwaar dat ‘een half oog nutteloos is’ (what use is half an eye?). Dus: om creationisten te kunnen antwoorden is biodiversiteit nodig!

Hiernaast de cover van Nature van 28 mei 2009 met een (genetisch gemodificeerd) marmoset aapje. De techniek maakte dankbaar gebruik van een gen (EGFP), een groen fluoriserend eiwit, dat afkomstig is uit een kwal (zie voor populaire uitleg: vk). Deskundigen spreken van een doorbraak in het biomedisch onderzoek (o.a. behandelen van erfelijke ziektes). Dit was niet mogelijk geweest als ten eerste deze specifike apensoort niet beschikbaar was, en ten tweede als de kwal niet beschikbaar was geweest. Om het helemaal een schoolvoorbeeld van het belang van biodiversiteit te maken, kan ik nog vermelden dat er ook gebruikt gemaakt werd van de PCR techniek. Wat is PCR?

PCR
PCR (Polymerase Chain Reaction of: Polymerase Ketting reactie) is een zeer belangrijke moleculair-genetische techniek om kleine hoeveelheden DNA in het laboratorium te vermenigvuldigen. Het succes van de PCR techniek is te danken aan het hittebestendig enzym Taq. De naam Taq is een afkorting van Thermus aquaticus. Het is een bacterie die in 1969 ontdekt is in warme bronnen van het Yellowstone National Park in Amerika. Het leeft bij temperaturen van 50 – 80 graden. De PCR tecniek was in 1983 ontwikkeld door Kary Mullis die er in 1993 de Nobelprijs voor kreeg. PCR werd pas een commercieel succes (7) toen het hittebestendige Taq gebruikt kon worden. Had men in 1872 (generaties eerder!) niet besloten om Yellowstone National Park op te richten om de natuur te beschermen, dan was Thermus aquaticus en het Taq enzym niet gevonden, was PCR misschien nooit een succes geworden, en hadden we waarschijnlijk ontelbare wetenschappelijke doorbraken moeten missen of hadden vele decennia later pas plaatsgevonden. Het verhaal wordt prachtig verteld door de ecoloog Anthony Barnosky (2).

Restrictie enzymen
Ik noem nog één voorbeeld uit de de tijd toen ik op het Anthropogentisch Instituut Leiden mijn doctoraal onderzoek deed, omdat het een bijzondere indruk op iedereen maakte. De toenmalige hoogleraar, Peter L Pearson, riep iedereen -van hoog tot laag- bij elkaar omdat hij een belangrijk verhaal te vertellen had. Het was de ontdekking van restrictie-enzymen of knip enzymen (restriction enzymes) en de revolutie die het voor genetische onderzoek teweeg zou gaan brengen. Hij heeft gelijk gekregen. Restrictie enzymen zijn uitgegroeid tot een onmisbaar stuk gereedschap in het biochemisch en moleculair-genetisch laboratorium (3). Ook weer goed voor een Nobelprijs. Restrcite enzymen zijn afkomstig uit Bacteria en Archaea. Sinds de jaren ’70 zijn er meer dan 3600 ontdekt. De al eerder genoemde Thermus aquaticus is er één van.

Conclusie:
biologen en evolutiebiologen kunnen niet zonder biodiversiteit. Speciaal voor de evolutiebiologie geldt dat biodiversiteit in eerste instantie hét grote feit is dat verklaard moet worden. De grote diversiteit van het leven vraagt om een verklaring (het ontstaan van soorten!). Ten tweede wordt de biodiversiteit gebruikt voor het verifieren van de juistheid van evolutionaire hypothesen (bv over de evolutie van het oog). Evolutiebiologen onderzoeken én verklaren biodiversiteit. Ten derde is genetische variatie door mutatie (of: biodiversiteit op DNA niveau) de drijvende kracht achter het proces evolutie (4). Ten vierde is er het praktische nut van biodiversiteit zoals hierboven uiteengezet en in verscheidene eerdere blogs (5). De filosoof Bas Haring (6) ziet de enorme waarde van biodiversiteit totaal over het hoofd. Dat is een ernstige omissie. Daarom spendeer ik er zoveel tijd aan om aan te tonen dat biodiversiteit té waardevol is om verkwanseld te worden.

Noten

1. Nick Lane (2009) Life Ascending. The Ten Great Inventions of Evolution, p.178. (aanbevolen!)
2. Anthony Barnosky (2009) Heathstroke. Nature in an Age of Global Warming, hoofdstuk 11.(aanbevolen!)
3. Richard J. Roberts (2005) ‘How restriction enzymes became the workhorses of molecular biology’, PNAS.
4. Dit heb ik verder uitgewerkt op deze Nederlandstalige pagina.
5. Praktische nut voor economie en medische wetenschap, zie bv Waarom menselijke gezondheid afhangt van biodiversiteit.
6. Bas Haring (2009) ‘Het aquarium van Walter Huijsmans‘.
7. Biotech bedrijven gebruikten de bacterie om veel geld mee te verdienen zonder dat er ook maar iets van dat geld terugvloeide naar het YellowStone National Park. Tegenwoordig moeten onderzoekers die in het park onderzoek willen doen een contract tekenen waardoor ze verplicht zijn een percentage van toekomstige winsten aan het park af te staan.

tags: milieu,biodiversiteit