De evolutionaire stamboom van vogels zit anders in elkaar dan wetenschappers altijd dachten. Dat komt door een stukje vogel-dna dat in het verleden anders is overgeërfd dan normaal – precies ten tijde van de grote meteorietinslag die bijna al het leven op aarde wegvaagde, zo’n 66 miljoen jaar geleden. En de huidige, enorme vogelsoortenrijkdom ontstond juist in de paar miljoen jaar daarna. Dat schrijft een groot onderzoeksteam in twee publicaties in Nature en PNAS.
Al honderden jaren puzzelen wetenschappers aan de evolutionaire stamboom van de vogels. Dat struisvogels, emoes, kiwi’s en kasuarissen samen een groep buitenbeentjes vormen, als niet-vliegers, is duidelijk. Maar waar plaats je andere rare snuiters, zoals renkoekoeken en stelt-rallen? De laatste decennia brachten nieuwe genetische technieken veel opheldering. Maar sommige groepen bleven een hoofdpijndossier.
Neem nu de duiven en de zandhoenders, samen in één groep. Hoorden die nu bij de flamingo’s en de futen, óók een groep apart? Of pasten ze beter bij de koekoeken, trappen en loeries? Het laatste, staat nu in PNAS. De vliegende vogels vallen uiteen in niet twee, maar vier groepen, en de duiven en zandhoenders horen heel ergens anders dan gedacht.
Stuivertje wisselen
Het klinkt misschien triviaal, maar genetici mag je hiervoor wakker maken. En dan niet voor het stuivertje wisselen, maar wel voor de onderliggende ontdekking. Want hoe kómt het nu dat die vogelstamboom zo lastig en veranderlijk is?
De meest recente vogelstamboom was gemaakt in 2014, op basis van genoomonderzoek. Hetzelfde team dat nu in Nature en PNAS schreef, publiceerde die toen in Science, na onderzoek aan 48 vogelgenomen. Duiven en flamingo’s vormden samen één groep; alle andere vliegers een tweede.
Nu, met snellere en goedkopere technieken, analyseerde het team maar liefst 363 genomen. Dat was het eerste stukje van het internationale Bird 10,000 Genomes (B10K) Project, dat uiteindelijk ruim tienduizend vogelsoorten wil sequensen.
Over het geheel genomen klopte de oude stamboom. Eén groep genen, samen zo’n 2 procent van het dna, gaf echter een heel ander plaatje. Het opvallende: al die eigenwijze genen lagen in hetzelfde stukje dna, op chromosoom nummer 4.
„Wij vermoeden dat dit dna-fragment zich een tijdlang heeft onttrokken aan recombinatie”, vertelt Edward Braun van de University of Florida, hoofdauteur van het PNAS-artikel. Recombinatie gebeurt tijdens het husselen van de genen van je vader en je moeder vlak voordat je eicellen of zaadcellen maakt. Daarbij ligt elk chromosoom dat je van je vader hebt gekregen, tijdelijk vlak naast zijn moederlijke evenknie. Op dat moment wisselen ze vaak hele genenregio’s met elkaar uit.
Onveranderlijk segmentje
Maar om onduidelijke redenen deed dit ene stukje dna op chromosoom 4, zo’n 21 miljoen basenparen groot, daar nooit aan mee. „Dat gebeurt vaker”, vertelt Braun, „bijvoorbeeld bij de geslachtschromosomen. We zien nooit recombinatie tussen het X- en het Y-chromosoom.”
Van dit onveranderlijke segmentje bestonden twee varianten, vervolgt Braun. „Laten we ze A en B noemen. Toen de meteoriet insloeg, hadden de voorouders van moderne vogels allemaal ofwel zowel A als B (dus afkomstig van hun beide ouders) ofwel twee kopieën van A, of twee kopieën van B. Maar zo’n 2,5 tot 3 miljoen jaar later begonnen de vogels een van beide varianten te verliezen.”
Twee groepen, waaronder duiven en zandhoenders én futen en flamingo’s, behielden de ene vorm. Alle andere vogels behielden de andere. Braun: „In 2014 hadden we dat gemist, doordat we naar te weinig soorten hadden gekeken.”
Maar wat heeft die meteorietinslag ermee maken? Dat staat in Nature. Nauwkeurige analyse van zo’n stamboom laat zien wanneer bepaalde afsplitsingen precies plaatsvonden. Vlak na de meteorietinslag, zo bleek, trad er opeens een enorme diversificatie op: relatief snel ontstonden heel veel nieuwe soortgroepen. „We denken dat dit komt doordat er in die periode allerlei nieuwe ecologische kansen ontstonden.” Namelijk door het wegvallen van de almachtige dinosauriërs – en door de make-over van het plantaardige landschap.
En ergens tijdens die snelle diversificatie ontstonden die twee vormen van chromosoom 4, suggereert Braun – twee vormen die dus niet met elkaar mengden. Hoe dat precies zit, laat hij in het midden. „Het coole met die onderdrukte recombinatie is dat we de sporen daarvan nu nog terugvinden, meer dan 60 miljoen jaar na dato!” En dat die vondst te danken is aan fouten in de eerdere analyses.
