Een gen van een vis laat poten ontstaan

Hoewel de vinnen van vissen en de poten van landdieren niet erg op elkaar lijken, wordt de aanzet tot hun ontwikkeling in embryo's geregeld door dezelfde genetische schakelaar. Die is in de loop van miljoenen jaren evolutie zo weinig veranderd dat het gen van een vis bij een muis voor poten kan zorgen en vice versa.
De Tiktaalik was een vis die al eens op het land kroop en vinnen had met bepaalde kenmerken van poten.

Op het eerste gezicht hebben de vinnen van vissen, de armen van mensen en de vleugels van vleermuizen weinig met elkaar te maken, maar evolutionair gezien hebben ze heel veel gemeen. De ledematen van landdieren zijn immers uit vinnen ontstaan en nu is gebleken dat de ontwikkeling van beide soorten lichaamsdelen nog steeds gestuurd wordt door dezelfde genen.

Dat hebben wetenschappers van de universiteit van Chicago ontdekt door proeven met de embryo's van muizen en twee soorten vissen. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.   

Vissenvinnen en de ledematen van landdieren hebben zo'n verschillende structuur dat biologen lang gedacht hebben dat poten mogelijk ontstaan zijn door een mutatie in de zogenoemde hox-genen. Dat zijn een soort schakelaars, die in embryo's andere genen sturen, en bepalen wanneer en hoe lang die genen actief zijn. Zo kunnen de hox-genen sturen welke ledematen een embryo ontwikkelt en ook waar. Een mutatie in die hox-genen zou dan kunnen leiden tot de ontwikkeling van poten uit vinnen.

In 2004 is echter het fossiel van een vis gevonden, Tiktaalik roseae (grote foto), die blijkbaar een tussenvorm is tussen vissen en landdieren, en die vinnen heeft die veel overeenkomst vertonen met de ledematen van landdieren. Zo heeft Tiktaalik een soort polsgewricht in zijn vinnen en structuren die lijken op handbotjes. Daardoor gingen de wetenschappers denken dat de ontwikkeling  van poten mogelijk toch het gevolg is van een reeks kleine mutaties in verschillende genen in plaats van een grote mutatie in een hox-gen.

Het team van Chicago lijkt dat nu bevestigd te hebben met een eenvoudig, zij het technisch moeilijk uit te voeren experiment. Ze wisselden het hox-gen dat bij zebravisjes (kleine foto) de groei van vinnen regelt, voor hetzelfde gen maar dan van een kleine roggensoort en met hetzelfde hox-gen dat in muizen de groei van poten regelt. Ze deden ook het omgekeerde, en brachten het vissengen in bij de muizen en de roggen. Het bleek dat de ongeboren visjes ook met het muizengen of het roggengen keurig vinnen ontwikkelden. En ook de muizenembryo's begonnen pootjes te ontwikkelen, met het vissen- of het roggen-hox-gen. 

Daarmee is aangetoond dat het hetzelfde hox-gen is dat zorgt voor de vorming van vinnen en poten. Want hoewel er duidelijk verschillen zijn tussen de hox-genen in kwestie van de zebravis, de rog of de muis, is de basis van het gen blijkbaar zo sterk, zelfs na miljoenen jaren van evolutie, dat het gen uitgewisseld kan worden tussen volkomen verschillende soorten.