Boek Van den Dikkenberg (15): 22.3 Tweede raadsel

 

Van den Dikkenberg geeft in paragraaf 22.3 onder de titel ‘Explosies van leven’ drie ‘evolutionaire raadsels’. Het tweede ‘evolutionaire mysterie’ is seksuele voortplanting. Het is onduidelijk hoe seksuele voortplanting onder ‘explosies van leven’ valt.

Van den Dikkenberg besteedt weinig tekst aan zijn tweede ‘evolutionaire raadsel’: zeven regels.+

Kennelijk valt seksuele voortplanting voor Van den Dikkenberg samen met het bestaan van mannelijk en vrouwelijk. Noot 29 verwijst naar Bechly 2022ⁱ: daar staat iets als ‘350.000 beschreven fossielen’. Van den Dikkenbergs vertaling van de tekst van Bechly is niet al te helderⁱⁱ, maar het is duidelijk dat ‘tegelijk mannelijk en vrouwelijk’ niet bij Bechly staat.

Zelfs bij eerste lezing zal het duidelijk zijn dat Van den Dikkenberg geen goed bioloog is: “van vrijwel alle planten- en diersoorten bestaan mannelijke en vrouwelijke exemplaren”. Planten met meeldraden en stamper? Slakken? En alles wat geen plant of dier is? Schimmels? Eencelligen? Doen die niet aan seks?

Er is een mysterie met seksuele voortplanting, maar het gaat niet over mannetjes en vrouwtjes. Mannetjes en vrouwtjes zijn een secundair aspekt van seksuele voortplanting. Seks is: meiose en celfusie. Het mysterie is het ontstaan van de meiose.

Figuur 1. Meiose. Er is een diploïde cel met twee chromosoomparen. Elk chromosoom verdubbelt tot twee chromatiden. Er is uitwisseling, recombinatie, tussen chromatiden van homologe chromosomen. De cel deelt en de chromosomen worden verdeeld. Bij een tweede celdeling gaan de chromatiden uit elkaar. Eén diploïde cel geeft vier haploïde cellen. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meiosis_Overview_new.svg 

Seksuele voortplanting is de cyclus

diploïde cel – meiose – haploïde cel – celfusie – diploïde cel

of

diploïed organisme – meiose – haploïde cel – haploied organisme – haploïde gameten – celfusie – diploïde zygote – diploïed organisme

Figuur 2. De seksuele cyclus. Hier voor planten, waarbij zowel een haploïd als een diploïd organisme bestaat. Duidelijkst bij varens: varenplant draagt sporen (sporofyt), onafhankelijk levend prothallium draagt geslachtsorganen (gametofyt).ⁱⁱⁱ

De vraag naar het ontstaan van seksuele voortplanting is de vraag naar het ontstaan van de meiose^iv. En dat is een evolutionair raadsel, niet in de zin van ‘onoverkomelijk raadsel’ maar in de zin van ‘leuk probleem’. Het is duidelijk dat de meiose een eigenschap is van eukaryoten^v, van organismen met een celkern. Meiose hoort bij de eukaryoten vanaf hun ontstaan. Meiose geeft eukaryoten de toegang tot genetische recombinatie, en daarmee tot variatie binnen de soort. Ook bij eencellige eukaryoten, een grote en vaak over het hoofd geziene groep, bestaat seks: meiose en celfusie. Zonder dat er mannetjes en vrouwtjes bestaan. Er zijn alleen twee paringstypen, twee typen gameten, ‘plus’ en ‘min’. Schimmels hebben ook paringstypen, geen mannetjes of vrouwtjes.

Bij eencelligen fuseren twee cellen en volgt vaak direct daarop de meiose^vi. Zo gaat het bijvoorbeeld bij het eencellige groenwier Chlamydomonas, een bekend laboratorium organisme^vii. Onder bepaalde omstandigheden gaan de cellen over in gameten die kunnen fuseren. Er zijn twee typen gameten, ‘plus’ en ‘min’. Die gameten zien er hetzelfde uit, en heten daarom ‘isogaam’.

Gameten die verschillen heten ‘anisogaam’. Anisogamie wordt gedacht te zijn ontstaan uit isogamie, vermoedelijk bij multicellulaire organismen die als club cellen gameten maakten. Sommige clubs cellen maakten weinig gameten maar met veel voedsel voor de toekomst, met hogere overlevingskans na fusie tot zygote. Sommige andere clubs cellen hadden als strategie veel kleine snel bewegende gameten te maken.

Figuur 3. Isogaam en anisogaam; bij oögamie is de bewegelijkheid van de grote gameet verloren gegaan.

Een multicellulair individu dat grote gameten met enige voedselvoorraad maakt is per definitie een vrouwtje. Een multicellulair individu dat kleine bewegelijke gameten maakt is per definitie een mannetje. Geslachtsverschillen als eenvoudige uitkomst van een evolutionaire strategie.

Hoe weet zo’n club cellen wat voor gameten te maken? Tig mogelijkheden. De gemakkelijkste is: doe beide, maak beide typen gameten. En anders?

- chromosomaal: vrouwtje XX, mannetje XY

- chromosomaal: vrouwtje ZZ, mannetje ZW

- chromosomaal: vrouwtje diploïd, mannetje haploïd

- temperatuur bij ontwikkeling embryo: hoger vrouwtje, lager mannetje

- sociale rangorde: hoogste in rang van de groep is vrouwtje (anemoonvisⁱ)

- sociale rangorde: hoogste in rang van de groep is mannetje (lipvissenⁱⁱ)

Geslachtelijke voortplanting is een heel scala mogelijkheden. Daaronder ligt het echte raadsel.

**********

i   https://evolutionnews.org/2022/04/species-pairs-a-new-challenge-to-darwinists/

ii  Vergelijk met de tekst van Van den Dikkenberg:

Bechly 2022: “ There are many examples of fossil species pairs with very different body plans that diverged within a window of time of 5 (±5) million years. This is even more remarkable if we consider that there are only about 350,000 described fossil species (extrapolated based on data in Teichert 1956, Valentine 1970, Raup 1976, and Alroy 2002), which represent only a tiny fraction of the estimated 5-50 billion species that have ever lived on Earth (Raup 1991).”

Google Translate: “Er zijn veel voorbeelden van fossiele soortenparen met zeer verschillende lichaamsplannen die uiteenliepen binnen een tijdsbestek van 5 (±5) miljoen jaar. Dit is nog opmerkelijker als we bedenken dat er slechts ongeveer 350.000 beschreven fossiele soorten zijn (geëxtrapoleerd op basis van gegevens in Teichert 1956, Valentine 1970, Raup 1976 en Alroy 2002), die slechts een klein deel vertegenwoordigen van de geschatte 5-50 miljard soorten die ooit op aarde hebben geleefd (Raup 1991).”

iii Is dit geen middelbare schoolstof?

iv  https://biologielessen.nl/index.php/dna/468-meiose , met de kennelijk onvermijdelijke nadruk op mensen

v Lenormand T, Engelstädter J, Johnston SE, Wijnker E, Haag CR. 2016. Evolutionary mysteries in meiosis. Phil. Trans. R. Soc. B 371: 20160001. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2016.0001 https://www.researchgate.net/publication/308044786_Evolutionary_mysteries_in_meiosis

Speijer D, Lukes J, Eliás M. 2015 Sex is a ubiquitous, ancient, and inherent attribute of eukaryotic life. Proc. Natl Acad. Sci. USA 112, 8827–8834. doi:10.1073/pnas.1501725112 https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1501725112

vi   Voor eencellige eukaryoten zie wikipedia; ik weet weinig meer dan dat ze bestaan

vii   Met dank aan https://www.micropia.nl/nl/ontdek/onzichtbare-wereld/blogs-van-de-laborant/seksuele-communicatie-bij-het-eencellig-groenwier/ 

viii   https://natuurwijzer.naturalis.nl/leerobjecten/soms-een-man-soms-een-vrouw

ix   https://natuurwijzer.naturalis.nl/leerobjecten/soms-een-man-soms-een-vrouw