Waar een kikker al niet goed voor is

Een team onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel (VUB) werpt met DNA-onderzoek op kikkers een nieuw licht op de gangbare theorieën over het uiteendrijven van de continenten, miljoenen jaren geleden. Bovendien blijkt dat het ontstaan van de kikkersoorten niet zo gradueel is gebeurd als doorgaans wordt gedacht, maar veeleer stapsgewijs gebeurde, als reactie op belangrijke milieuwijzigingen.

Iedereen heeft ooit wel in de aardrijkskundeles geleerd dat het oercontinent Gondwana heel lang geleden - zowat 100 tot 145 miljoen jaar geleden - uit elkaar is gescheurd tot de verschillende continenten die we vandaag kennen. Dat betekent dat alle dieren, behalve bijvoorbeeld vogels en zeevissen, voortaan voorgoed van elkaar geïsoleerd waren en zich onafhankelijk van elkaar verder ontwikkelden.

Toch blijkt de theorie van de geologen niet helemaal bruikbaar: dat hebben enkele onderzoekers van de VUB nu ontdekt. Franky Bossuyt, Ines Van Bocxlaer en Kim Roelants hebben door middel van DNA-onderzoek kunnen aantonen dat twee grote kikkerfamilies zich gelijktijdig over de verschillende continenten hebben verspreid in de late krijttijd, 100 tot 65 miljoen jaar geleden. Dat wijst erop dat de continenten langer met elkaar verbonden zijn geweest dan algemeen wordt aangenomen.

"Het betekent niet dat de geologen mis waren, maar het werpt wel een nieuw licht op de zaak," zegt Franky Bossuyt, die het project geleid heeft. "Je mag er niet zomaar van uitgaan dat de continenten in een slag van elkaar zijn losgebroken; vermoedelijk is dat proces veel geleidelijker gegaan en zijn ze langzaam van elkaar losgescheurd, tot er nog een laatste landbrug overbleef. Sommige van die bruggen bestaan nog steeds, maar vormen nu diepe onderzeese plateaus, zoals het Seychellenplateau en het Kerguelenplateau." En Van Bocxlaer vult aan: "Door die landbruggen zijn de continenten dus veel langer dan gedacht met elkaar in contact gebleven, maar ze zijn in heel korte tijd verdwenen."

Zwemmen en raften
De zeepad die in het terrarium van de VUB-biologen verblijft, is een uitzondering op de regel: het is een van de weinige kikkersoorten die erin slaagt korte tijd te overleven in zout water en op die manier zelfs een kusteilandje zou kunnen bereiken. De meeste kikkers sterven binnen het uur wanneer je ze in zee gooit: ze drogen uit door het zout. Zowat alle wetenschappers zijn het er dan ook over eens dat het idee dat kikkers een oceaan overgestoken hebben, zo goed als uitgesloten is. Dit geldt niet voor andere diersoorten, zoals de apen, van wie wel wordt aangenomen dat ze minstens een keer per ongeluk de overtocht van de Atlantische Oceaan hebben gemaakt, mogelijk al 'raftend' op een afgekraakte boomstronk. Men kan er dus redelijkerwijs van uitgaan dat als een kikkersoort zich op parallelle wijze heeft ontwikkeld op twee verschillende continenten, deze met elkaar in verbinding stonden.
De VUB-onderzoekers hebben kikker-DNA afkomstig van alle continenten, gedateerd met de moleculaire klok. Dat gebeurt door een evolutieve stamboom op te maken van de kikkers, vertelt Roelants. "Door het DNA van de kikkers met elkaar te vergelijken, kunnen we hun verwantschappen opmaken. Hoe meer twee stalen op elkaar lijken, hoe nauwer ze met elkaar verwant zijn, net zoals iemand meer DNA-gelijkenissen zal vertonen met zijn broer dan met zijn neef. Die weefselstalen hebben we kunnen verzamelen met de hulp van buitenlandse onderzoekers en musea, die vaak zelf een weefselbank bijhouden. Met computermodellen kunnen we op die manier een stamboom opmaken. Dan komt het er nog op aan te weten hoe oud de boom is. Dat is afhankelijk van de snelheid waarmee het DNA verandert. Dit kan bepaald worden als men een referentie heeft van twee soorten die uit elkaar gesplitst zijn, aan de hand van fossielen."

Uiteindelijk heeft het DNA-onderzoek aangetoond dat de continenten vermoedelijk meer dan dertig miljoen jaar later dan totnogtoe werd aangenomen, van elkaar zijn losgekomen. Dit heeft belangrijke gevolgen voor het wetenschappelijk onderzoek, want het betekent dat men ook de evolutie van andere diergroepen opnieuw zou moeten bekijken. Amerikaanse onderzoekers hebben zopas een onderzoek gepubliceerd waarbij ze vergelijkbare vaststellingen doen bij reptielen.

Trapsgewijs
In een tweede artikel heeft de VUB-onderzoeksgroep de evolutie van de kikkers in een breder kader bestudeerd, door een evolutieve boom op te maken van alle amfibieën, met honderd zeventig soorten van over de hele wereld. Die worden ingedeeld in drie grote groepen: kikkers, salamanders en wormsalamanders, die ondanks hun naam geen salamanders zijn en een wormachtig uiterlijk hebben.

"We hebben de invloed van belangrijke milieuveranderingen in het verleden op hun evolutie bestudeerd," vertelt Roelants. "Niet de ijstijden - die zijn te recent -, maar wel de massa-extinctie van 65 miljoen jaar geleden, die het bekendst is omdat toen ook de dinosauriërs verdwenen zijn. Toen zijn in korte tijd een groot aantal diersoorten uitgestorven, door een milieuramp die vaak geasso­cieerd wordt met klimaatveranderingen, vulkanisme of de impact van een grote meteoriet. In de meeste studies wordt gezegd dat de amfi­bieën hier verdacht weinig onder geleden hebben. Totnogtoe moest men zich baseren op fossielen, maar van amfibieën zijn die veel te zeldzaam om er iets uit te concluderen. Een andere massa-extinctie had 250 miljoen jaar geleden plaats. Deze wordt de moeder van alle massa-extincties genoemd, omdat het de grootste was. Ze kwam waarschijnlijk onder invloed van een enorm broeikaseffect, veroorzaakt door vulkanen in Siberië. Zekerheid hierover hebben we niet, maar wat wel opvalt, is dat na dergelijke extincties de amfibieën een sprong in diversificatie kenden. 250 miljoen jaar geleden ontstonden zo de drie hoofdgroepen die we vandaag nog kennen, en 65 miljoen jaar geleden zien we plots een diversificatie in de kikkersoorten. De soorten die toen zijn ontstaan, maken vandaag nog steeds vijftig procent van alle amfibieën uit. Vermoedelijk komt dit doordat er na het crashen van het ecosysteem een periode van herstructurering optrad, waarbij nieuwe vegetatie en daardoor ook nieuwe levensvormen ontstonden. Het komt erop neer dat de amfi­bieën niet zo gradueel zijn ontstaan als doorgaans aangenomen - hun evolutie is eerder trapsgewijs verlopen."