Deeltjesversneller scant 349 miljoen jaar oude vis: nieuwe inzichten over de evolutie van ons skelet
Naturalis Biodiversity CenterGewervelden zijn dieren met een ruggengraat, zoals olifanten, krokodillen, en ook de mens. Onze botten hebben een enorme evolutie doorgemaakt. Van een versteviging in de rug van een dier dat lijkt op een klein lancetvisje (Pikaia) naar een ontwikkelde wervelkolom en tot slot naar een volledig skelet. Soms wordt er een fossiel gevonden dat ons wat meer kan vertellen over deze evolutie.
Een belangrijke vondst langs de weg
Langs een weg in de Chinese provincie Guizhou werden in 2019 kleine fragmenten gevonden van een 349 miljoen jaar oude vis: Fangjingshania renovata. Deze vis is de oudst bekende gewervelde waarvan fossielen van het lichaam gevonden zijn. Fangjingshania is een kraakbeenvis, maar zag er heel anders uit dan de haaien en roggen van nu: het had verbeende platen in de schouders en stekels op de vinnen.
Waarom zijn die vroege vissen zo interessant? Dat kan Martin Rücklin, paleontoloog bij Naturalis, ons vertellen: “De fossielen van vissen zijn belangrijk om te begrijpen hoe de evolutie van ons skelet is verlopen. In de botten van deze fossielen zien we groeiprocessen die niet meer terug te vinden zijn in dieren die vandaag leven.” Daar heeft zijn masterstudent Lars Brakenhoff nog iets aan toe te voegen: “Het is wonderbaarlijk dat de groeiprocessen nog achterhaald kunnen worden uit zulke oude fossielen, terwijl deze nog kleiner zijn dan een rijstkorrel.”
Deeltjesversneller
Samen met een internationaal team van onderzoekers en zijn masterstudent Lars gebruikte Martin een deeltjesversneller om 3D-beelden van de schouderbotten van Fangjingshania te maken. Door de hoge resolutie en helderheid van deze röntgenbeelden konden de onderzoekers zien op welke plekken bot werd aangemaakt en op welke plekken bot werd afgebroken. Dit gaf nieuwe inzichten over hoe het skelet van vroege kraakbeenvissen werd opgebouwd. “Het onderzoeken van de groei van deze botten is het uitdagendste dat ik ooit heb gedaan”, zegt Plamen Andreev, paleobioloog aan de Universiteit van Birmingham en hoofdauteur van het onderzoek.
De mens als moderne vis
Martin deelt de stamboom van alle gewervelden op in drie groepen: de vissen zonder kaken, de kraakbeenvissen met kaken, en de beenvissen met kaken. De mens heeft een verbeend skelet en behoort dus tot de laatste groep. “De mens is gewoon een moderne vis met botten”, grapt Martin. Mensen stammen dus niet af van kraakbeenvissen zoals Fangjingshania. Toch kan het onderzoek naar deze vis ons meer inzicht geven in hoe ons skelet is ontstaan.
“De kraakbeenvissen die vandaag rondzwemmen, zoals haaien en roggen, hebben geen skelet zoals wij dat hebben”, legt Plamen uit. “Maar hun verre voorouders hadden wel iets dat daarop leek. In de schoudergordel van Fangjingshania verandert het bot continu – er wordt bot afgebroken en weer aangemaakt.” We delen een gemeenschappelijke voorouder met Fangjingshania. Die voorouder had een skelet en zeer waarschijnlijk ook de dynamische botgroei die we ook terugzien in hedendaagse beenvissen, zoals de mens. Deze dynamische processen in ons bot bestonden dus al lang geleden, vroeg in onze evolutie. “We weten nu weer wat meer over de evolutie van ons skelet”, aldus Martin.
En wat nu?
“In een volgend onderzoek wil ik erachter komen hoe het skelet van kraakbeenvissen precies is ontstaan”, zegt Martin. “Hoe krijg je een skelet zonder bot?” Kraakbeen dat nooit wordt omgezet in bot is ontzettend interessant, ook voor de medische wereld. Bij mensen wordt kraakbeen wel omgezet in bot. Als we jong zijn en groeien heeft dit nut, maar zodra we ouder zijn kan dit ook vervelend uitpakken. Denk maar aan artrose, waarbij er langs de randen van gewrichten uitsteeksels van bot ontstaan. Misschien kunnen we met dit toekomstige onderzoek achterhalen hoe we de vorming van dat bot kunnen voorkomen. Martin is dus nog lang niet klaar met vissen naar antwoorden!
Meer informatie
Tekst: Agnes Westelaken, Naturalis Biodiversity Center
Beeld: Martin Rücklin, Naturalis Biodiversity Center (leadfoto: de deeltjesversneller waarmee Fangjingshania renovata is gescand); Plamen Andreev, Universiteit van Birmingham