BMC Series blog
Een zeer opmerkelijk gezicht
Zoals men zou verwachten van een groep die 99% van de bekende vissen en bijna 1 op de 3 gewervelde soorten omvat, zijn de stekelrogvissen ongelooflijk divers. Maar zelfs tussen deze ongelooflijk diverse lichaamsvormen en levensstijlen, vallen platvissen op als zijnde bijzonder ongewoon.
Vlakvissen, waaronder veel bekende voedselvissen zoals tong, schol en heilbot, worden gekenmerkt door een bizarre aanpassing: een diepgaande schedelasymmetrie als gevolg van de verplaatsing van één oog naar de andere kant van de schedel tijdens de larvale metamorfose; of, eenvoudiger gezegd, ze hebben beide ogen aan één kant van hun hoofd.
Door deze extreme wijziging van de vorm van hun schedel kunnen volwassen platvissen op de zeebodem rusten op hun oogloze ‘blinde’ kant, met beide ogen naar boven gericht (naar potentiële roofdieren of prooien), ongehinderd door sediment. Deze ongewone aanpassing is duidelijk succesvol geweest voor platvissen, met meer dan 700 soorten die momenteel bestaan.
Een niet zo unieke aanpassing?
De platvissen kunnen in twee groepen worden verdeeld: de drie soorten doornige tarbotten die samen de familie Psettodidae vormen, en de veel grotere suborde Pleuronectoidei. Het zal geen verbazing wekken dat visbiologen lang hebben aangenomen dat beide groepen platvissen zijn geëvolueerd uit één gemeenschappelijke voorouder; het is moeilijk voorstelbaar dat zo’n bizarre aanpassing meerdere keren is geëvolueerd.
De laatste tijd is deze voor de hand liggende veronderstelling echter onder vuur komen te liggen. In verschillende studies is bewijs gevonden voor het feit dat de aanpassing van de platvis zich in twee afzonderlijke fasen heeft ontwikkeld. Is het lichaamsplan van de platvis niet zo uniek als het lijkt?
Hard to say, is tot nu toe het eerlijke antwoord geweest. Hoewel er weinig twijfel over bestaat dat platvissen behoren tot de bredere visgroep carangimorpharia (waartoe ook marlijnen, zwaardvissen en remoras behoren), zijn de exacte evolutionaire verwantschappen binnen deze groep onzeker. Acht recente fylogenetische studies uitgevoerd op carangimorphs hebben acht verschillende evolutionaire bomen opgeleverd, waarvan sommige een enkele oorsprong voor platvissen ondersteunen, en andere meerdere oorsprongen ondersteunen (zie figuur).
De vraag oplossen
Een nieuwe studie, van een team onderzoekers onder leiding van Matt Friedman van de Universiteit van Oxford en onlangs gepubliceerd in BMC Evolutionary Biology, heeft tot doel deze kwesties op te lossen. Door gebruik te maken van recente ontwikkelingen op het gebied van fylogenomica en high-throughput DNA-sequencing, hebben zij een dataset samengesteld van ultrageconserveerde DNA-elementen (UCE’s) en hun flankerende sequenties van meer dan 1000 loci in 45 verschillende carangimorph-soorten.
UCE’s zijn, zoals de naam al aangeeft, delen van het genoom die identiek zijn bij ver verwante soorten; veel vissen delen bijvoorbeeld bepaalde UCE’s met de mens. De laatste jaren is het gebruik van UCE’s in evolutionaire studies toegenomen, omdat gebleken is dat zij een groot potentieel hebben om onduidelijke evolutionaire relaties op te lossen (ook bij straalvinnige vissen), dankzij de enorme hoeveelheid genetische gegevens die efficiënt kan worden geproduceerd.
UCE’s lijken ook succesvol te zijn geweest in het ontwarren van dit lastige probleem. De evolutionaire boom die uit de gegevens van de onderzoekers wordt afgeleid, is statistisch goed onderbouwd en blijft robuust, ongeacht het toegepaste analytische kader (een belangrijke overweging bij dit soort onderzoek, aangezien verschillende kaders altijd bepaalde veronderstellingen met zich meebrengen). Van cruciaal belang is dat deze boom een sterke ondersteuning biedt voor één enkele evolutionaire oorsprong voor platvissen. Het lijkt erop dat deze evolutionaire noviteit echt uniek is.
Evolutie in een oogwenk
Het nieuwe onderzoek geeft ook een reden waarom het zo moeilijk is om de evolutie van platvissen vast te stellen; het gebeurde ongelooflijk snel. De onderzoekers denken dat het lichaamsplan van platvissen, met een volledige orbitale migratie van de ogen, in niet meer dan 2,9 miljoen jaar is geëvolueerd.
Hoewel dit naar menselijke maatstaven een lange tijd is, is dit in evolutionaire termen opmerkelijk snel. De ontwikkeling van de lichaamsbouw van verwanten van platvissen zoals maanvissen en zeebaarzen duurde 2 tot 3 keer zo lang, terwijl we ook de tijd kunnen vergelijken die de anatomisch moderne mens nodig had om te evolueren (ongeveer 7 miljoen jaar) of die walvissen nodig hadden om hun lichaamsbouw te ontwikkelen (ongeveer 20 miljoen jaar). Een paar miljoen jaar is zelfs even lang als de tijd die naar schatting nodig was voor de diversificatie van sommige cichlide-vis-radiaties in Afrikaanse meren, lang beschouwd als een voorbeeld bij uitstek van ‘explosieve’ evolutie.
Vlakvissen lijken dus emblematisch voor een veel voorkomend probleem bij het reconstrueren van de evolutionaire geschiedenis van snel evoluerende lijngroepen. Wanneer de evolutie zo snel gaat, laat zij minder ‘bewijs’ achter, in de vorm van andere genetische veranderingen die het mogelijk maken verwantschappen binnen een lijn te bepalen. Het gebruik van grote datasets, zoals die van high-throughput sequencing van UCE’s, wordt in zulke gevallen noodzakelijk om evolutionaire relaties te ontwarren.
Vlakvissen zijn dus dubbel opmerkelijk. Hun ongelooflijk aparte morfologie is inderdaad een unieke aanpassing die maar één keer is geëvolueerd. We realiseren ons nu dat ze ook opmerkelijk zijn omdat ze zulke drastische veranderingen hebben ondergaan in niet meer dan een evolutionair oogwenk.