© Copyright Menno Schilthuizen Een zakpijp kan rare zeeëgeltjes baren De Britse zeebioloog Donald Williamson denkt een heel nieuw soort evolutie op het spoor te zijn. Volgens hem wordt af en toe DNA uitgewisseld tussen zeer verschillende diersoorten. Vakgenoten zijn sceptisch, maar inmiddels hebben zakpijpen kinderen van zeeëgels gekregen. MENNO SCHILTHUIZEN (Oorspronkelijk verschenen in de Volkskrant.) Op het moment dat u dit leest, hangt er waarschijnlijk op liet eiland Man een zeeëgel ondersteboven boven een potje. De bedoeling is dat het beest zijn sperma loost. Is dat na een half uur nog niet gelukt dan moet het een beetje gestimuleerd worden. De 74-jarige bioloog Donald Williamson druppelt er dan wat zoet water op. En als hij echt niet wil meewerken, krijgt de zeeëgel een injectie met kaliumchloride. Williamson is planktoloog aan de Universiteit van Liverpool en al bijna vijftig jaar werkt hij op het zeelaboratorium op Man. Hoewel hij eigenlijk al negen jaar pensioen heeft, is hij nog wekelijks op het lab te vinden. Williamson heeft namelijk een theorie. Zo'n acht jaar geleden kreeg ik een brief van hem', vertelt de Amerikaanse biologe Lynn Margulis. Hij bleek een aantal goed ontwikkelde, nieuwe ideeën te hebben over evolutie.' Williamsons theorie ontstond uit een college dat hij jaarlijks gaf aan zijn studenten. Het ging over het merkwaardige verschijnsel dat veel verschillende soorten zeeorganismen hetzelfde type larve hebben. Zo hebben wolkrabben een larfje dat sterk lijkt op dat van heremietkreeften, terwijl beide groepen niet nauw verwant zijn. Verder zijn er dieren waarvan de larve in niets lijkt op het volwassen dier dat eruit ontstaat. De zeester Luidia sarsi bijvoorbeeld. Uit het ei van deze soort kruipt eerst een zwemmend larfje, dat er uitziet als een wormpje. Binnenin ontwikkelt zich een minuscuul zeesterretje, dat zich later losmaakt, laat vallen en wegkruipt. 'Je kunt dan de situatie hebben dat het larfje nog maanden in het aquarium rondzwemt, terwijl de jonge zeester, hetzelfde individu dus eigenlijk, eronder op het zand kruipt', zegt Williamson met een trilling in zijn stem. Altijd hadden biologen zich in bochten gewrongen om zulke paradoxen te verklaren. Zo ook Williamson in zijn colleges: 'Net als iedereen perste ik die merkwaardige larven in een conventioneel beeld over evolutie. Ik zei bijvoorbeeld dat de larven van heremietkreeften en wolkrabben weliswaar op elkaar leken, maar waarschijnlijk toch onafhankelijk van elkaar waren geëvolueerd. En die bizarre ontwikkeling van de Luidia zou ook wel een soort aanpassing zijn.' Tot Williamson in 1983 zijn college totaal herschreef. Zijn studenten van dat jaar stond iets opmerkelijks te wachten. Zij werden de eersten die de theorie van 'larventransport' te horen kregen. Kortweg komt Williamsons idee op het volgende neer. In zee zweven eitjes en sperma van allerlei diersoorten door elkaar heen. Zo kan het af en toe gebeuren dat het eitje van bijvoorbeeld een eikelworm wordt bevrucht met het sperma van een zeester. Of een eitje van een wolkrab met heremietkreeftezaad. Meestal is zo'n bastaard natuurlijk ten dode opgeschreven. Maar een enkele keer gaat het goed. Wanneer zo'n mengvorm dan terugkruist met een van de oudersoorten, zou (nog steeds volgens Williamson) DNA van de ene soort worden opgenomen in de chromosomen van de andere. Op die manier kan een zeester genen bezitten die eigenlijk thuishoren in eikelwormen, bijvoorbeeld genen die coderen voor de vorm van de larve. Ziedaar: het larventransport. Williamson: larventransport is niet-Darwiniaanse evolutie. Darwin dacht dat soorten alleen maar gelijkmatig, beetje bij beetje evolueren door natuurlijke selectie. Maar bij larventransport wordt genetische informatie in haar geheel getransplanteerd van de ene soort naar de andere. 'Neem nou de Luidia: ik daag iedereen uit om dat op Darwinistische wijze te verklaren. Volgens mij is daar gewoon een eikelworm-larve vóór de normale zeesterontwikkeling geplakt. En op dezelfde manier hebben wolkrabben hun larfjes van heremietkreeften gekregen.' In het komende nummer van het in Leiden uitgegeven tijdschrift Crustaceana staat een artikel van zijn hand over larventransport bij krabben en kreeften. Toch had Williamson in het begin moeite zijn ideeën gepubliceerd te krijgen. Zijn eerste artikel over het onderwerp zwierf langs zeven redacties van wetenschappelijke tijdschriften tot het uiteindelijk werd geaccepteerd door Progress in Oceanography. Pogingen om terecht te komen in minder obscure tijdschriften liepen dood, zelfs na bemoeienis van Margulis. Maar Williamson was vasthoudend. Met de hulp van Margulis vond hij een uitgever, Chapman & Hall, die bereid was zijn theorie te publiceren. Het boek Larvae and Evolution, Towards a new Zoology verscheen vier jaar geleden. Het bevatte een verrassing: op het voorblad prijkte een foto van een spoetnik-achtig larfje. Het bijschrift: 'Een hybride larve, dertig dagen oud, ontwikkeld uit een zakpijpeëi, dat werd bevrucht met zeeëgelsperma.' Margulis: 'Een aantal biologen werd hier volkomen hysterisch van. Williamson had, om zijn theorie kracht bij te zetten, kruisingen tot stand gebracht tussen twee volledig verschillende diergroepen.' De kruisingen die in het boek worden beschreven, leverden twee soorten nakomelingen op. Uit zo'n drieduizend zakpijpeëitjes kropen zeeëgellarfjes, maar driekwart daarvan was misvormd: één of meer sprieten van de spoetnik ontbraken of verdwenen na verloop van tijd. Een viertal larfjes ontwikkelde zich verder tot kleine, zij het wat misvormde zeeëgeltjes. Een paar honderd spoetnikjes deden iets anders: ze bleven doorzwemmen zonder zich te ontwikkelen tot zeeëgels. In plaats daarvan verdwenen hun sprieten en veranderden ze in kleine bolletjes die zich vasthechtten op het glas van het aquarium. Williamson schrijft in zijn boek dat deze sferoïden niet bekend zijn uit de ontwikkeling van zeeëgels, noch uit die van zakpijpen. 'Het zijn volkomen nieuwe wezentjes, die jammer genoeg na verloop van tijd allemaal stierven.' Ondanks dit succes lukte het niet iedereen te overtuigen. Williamson: 'De redacteuren van Nature en Science dachten dat ik mijn kweken door elkaar had gehaald. Ze wilden fotografisch bewijs van zeeëgellarven die daadwerkelijk uit zakpijpeëieren kruipen'. Dus toog Williamson in 1990 aan het werk om een nieuwe serie kruisingen te beginnen. Maar bij het verzamelen van zeeëgels aan de kust gleed hij uit en kwam met zijn hoofd op een rots terecht. Hij kreeg een beroerte en sindsdien is hij gedeeltelijk verlamd. Inmiddels is hij weer zover gerevalideerd dat hij zijn experimenten deze winter kon voortzetten. 'Verschillende genetici, onder andere in Vancouver en Plymouth, hebben aangeboden mijn larfjes te onderzoeken met DNA-technieken, om te zien of het inderdaad hybriden zijn. Zelf heb ik daar de mogelijkheden niet voor.' 'Dat is inderdaad iets dat zeker moet gebeuren', beaamt Rolf Hoekstra, hoogleraar evolutiebiologie aan de Landbouwuniversiteit Wageningen. 'Om te beginnen zou je het mitochondriaal DNA kunnen onderzoeken. Mitochondriën komen altijd van de moeder en het mitochondriaal DNA zou dus moeten lijken op het dier dat de eitjes leverde, in dit geval de zakpijp.' Hij acht het niet op voorhand onmogelijk dat kruising tussen twee zo verschillende dieren levende nakomelingen oplevert. 'Je kunt ook hybriden maken tussen tomaat en aardappel. Die vertonen een mengsel van kenmerken. Opvallend is dat bij zo'n hybride na verloop van tijd chromosomen van een van de ouders eruit worden geknikkerd. Iets dergelijks zou ook bij larventransport gebeurd kunnen zijn: de meeste genen van een van de ouders verdwijnen, en alleen die genen voor larvale ontwikkeling blijven over. In principe sta ik altijd sympathiek tegenover dit soort loonies', geeft Hoekstra toe. 'In negen van de tien gevallen is het niks, maar de wetenschap is er nooit slechter op geworden. Uiteindelijk vallen ze toch wel door de mand.' En als Williamson nu die ene blijkt te zijn die het wel bij het rechte eind heeft? 'Dat zou prachtig zijn. Als hij echt gelijk heeft, zou dat grote consequenties kunnen hebben voor hoe wij tegen evolutie aankijken.' Fred Schram, hoogleraar Bijzondere Dierkunde aan de Universiteit van Amsterdam, was indertijd, toen hij nog in Los Angeles werkte, een van de adviseurs van de uitgever die Williamsons boek publiceerde. Toch is Schram geen volgeling. 'Ikvind niet dat theorieën er zijn om in te geloven. Theorieën zijn er om informatie te organiseren. En met Williamsons theorie is het net zo. Het is een nieuwe manier om tegenstrijdige gegevens met elkaar in overeenstemming te brengen, en in dat opzicht moet hij de kans krijgen zijn stem te laten horen.' Schram is het trouwens niet op alle punten met Williamson eens. 'Met zijn idee over wolkrabben en heremietkreeften zit hij er volgens mij faliekant naast. Het is goed mogelijk dat wolkrabben zijn ontstaan uit heremietkreeft-achtige voorouders. Dat ze hetzelfde soort larve hebben zou dus net zo goed kunnen komen doordat ze het van dezelfde voorouders hebben geërfd. Zoiets geldt voor zijn idee dat de larven van zeesterren en verwanten afkomstig zijn van eikelwormen.' Net als Hoekstra is Schram vooral gecharmeerd van Williamsons kruisingsproeven. 'Daar heeft hij volgens mij echt iets interessants te pakken. Bepaalde genen die de ontwikkeling van de larve van ongewervelde dieren sturen, zijn al bekend. Het zou spannend zijn uit te vinden welke genen verantwoordelijk zijn voor de vorm van zijn hybride larfjes.' Naar het zich laat aanzien, zullen er dus nog heel wal zeeëgcls op hun kop boven een potje moeten hangen.