Een kruipend bestaan

Tijdens zijn hbo-opleiding bio-informatica leert Ezrin dat DNA-analyses helpen om de verwantschappen van verschillende organismen  te onderzoeken en zo stambomen op grond van evolutionaire ontwikkeling (evolutionaire stambomen) te controleren en te verfijnen.

Ezrin krijgt de opdracht om de verwantschap tussen pootloze reptielen te onderzoeken.

Ezrins docent toont een onderzoek waarin 44 genen van 161 reptielen zijn onderzocht op overeenkomsten en verschillen. De resultaten  hebben geleid tot een complex verwantschapsdiagram met een groot aantal vertakkingen en Latijnse namen. Afbeelding 1 laat een deel van dit verwantschapsdiagram zien.

Alle reptielen stammen af van vierpotige voorouders. Toch zijn  er meerdere groepen reptielen die tegenwoordig pootloos door het leven gaan. De bekendste zijn de slangen, maar er zijn ook  pootloze hagedissen zoals de hazelwormen en wormhagedissen.

Dat slangen geen poten hebben, is het gevolg van  afwijkende genexpressie van drie genen tijdens de embryonale ontwikkeling. Dit zijn de zogenaamde HOX-genen: HOXC5, HOXC6 en HOXC8. Deze genen zijn ook betrokken bij de ontwikkeling van de ribben. Bij  gewervelde dieren ontwikkelen ribben zich op de plaats waar deze drie genen tegelijk tot expressie komen. Bij de kip is dat maar in een klein gedeelte, terwijl de drie genen bij een slang, zoals de python, bijna over de gehele lengte tot expressie komen (afbeelding 2).

In afbeelding 2 is te zien dat expressie van de HOX-genen HOXC6 en HOXC8 bepalend is voor de ontwikkeling van  achterpoten.

      Wat ontbreekt er van deze HOX-genen  in de cellen aan  de staartzijde van een kippenembryo zodat daar poten kunnen  ontstaan?

Ezrin bestudeert het volledige verwantschapsdiagram (afbeelding 1) en vereenvoudigt de resultaten tot een evolutionaire stamboom, waarin  hij naast de slangen nog acht groepen hagedissen, waaronder twee pootloze groepen, weergeeft (afbeelding 3).

Uit de evolutionaire stamboom (afbeelding 3) blijkt dat de  meeste

hagedissen meer verwant zijn aan de slangen dan aan een bepaalde andere groep hagedissen uit de evolutionaire stamboom.

Ezrin bestudeert ook de DNA-gegevens die de onderzoekers gebruikt hebben voor het samenstellen van het verwantschapsdiagram.

    Tussen welke van de volgende groepen hagedissen zal hij  de meeste overeenkomsten in hun DNA vinden?

Ezrin vraagt zich af of alle pootloze hagedissen en slangen ontstaan zijn uit één gemeenschappelijke voorouder waarbij de poten zijn  verdwenen.

Met behulp van de evolutionaire stamboom (afbeelding 3) kan hij de vraag beantwoorden over het ontstaan van de eigenschap  pootloos.

      Welk antwoord hierop is het meest waarschijnlijk?