Nieuwe studies van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Biologie tonen aan dat competitie tussen verschillende evolutionaire ontwikkelingsstadia van meercellige levenscycli belangrijk kan zijn voor de ontwikkeling van een hele populatie. Zonder directe concurrentie bepaalt alleen de groeisnelheid van een populatie welke levenscyclus prevaleert.

Ecologische concurrentie kan daarentegen leiden tot de selectie van totaal verschillende levenscycli.

De evolutie van meercellige organismen is een centraal proces in het ontstaan ​​van het leven. In de meeste gevallen is een organisme slechts voor een deel van zijn levenscyclus meercellig:de eenvoudigste meercellige levenscyclus bestaat uit de groei van de kiemcel tot een kolonie en de splitsing ervan in afzonderlijke cellen om nieuwe kiemcellen te produceren.

Tot dusverre gaan de meeste theoretische modellen ervan uit dat selectie tussen levenscycli wordt aangedreven door interne eigenschappen van meercellige groepen, wat leidt tot groeiconcurrentie. Tegelijkertijd wordt echter zelden rekening gehouden met de invloed van interacties tussen groepen op de evolutie van levenscycli.

Vanessa Ress (Universiteit van Hamburg), Arne Traulsen (Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön) en Yuriy Pichugin (Princeton University, V.S.) presenteren nu een nieuw model dat rekening houdt met de ecologische concurrentie tussen de individuele levenscycli – een project dat begon in de masterproef van Vanessa Ress onder supervisie van Dr. Pichugin.

Het model laat zien dat het resultaat van evolutie het naast elkaar bestaan ​​van verschillende levenscycli kan zijn, wat onmogelijk zou zijn zonder concurrentie. Evenzo toont het onderzoek aan dat modellen die deze concurrentie verwaarlozen, de kortetermijndynamiek kunnen vastleggen, maar de evolutie op populatieniveau niet kunnen voorspellen.

Meercellige organismen zoals dieren, planten, schimmels of rode en bruine algen worden vaak gevormd doordat hun cellen bij elkaar blijven na celdeling, in tegenstelling tot eencellige soorten waarbij de cellen zich scheiden voor de volgende deling. Organismen moeten zich echter voortplanten, anders sterft hun soort uit. Voor een meercellig organisme betekent dit dat sommige cellen moeten migreren om zich tot een nieuw individu te ontwikkelen.

De combinatie van groei en reproductie van een organisme vormt een klonale levenscyclus. De opkomst van klonale meercellige levenscycli was de centrale innovatie in de eerdere stadia van de evolutie van meercelligen. Daar worden kenmerken die helemaal niet bestaan ​​in eencellige soorten cruciaal voor het succes op lange termijn van zelfs de meest primitieve celkolonie. Deze omvatten het aantal cellen in de kolonie, de frequentie waarmee cellen migreren om nieuwe kolonies te vormen, de grootte van de vrijgekomen kiemcellen en het aantal geproduceerde kiemcellen.

Omdat reproductie, en dus de geschiktheid van eenvoudige celkolonies, afhangt van deze kenmerken, zijn ze onmiddellijk onderhevig aan natuurlijke selectie, die bepaalde levenscycli bevoordeelt boven andere.

Aangezien complex meercellig leven afstamt van deze eenvoudige celkolonies, is het begrijpen van de evolutie van primitieve levenscycli cruciaal voor het begrijpen van de evolutie van complexe organismen.

Het onderzoek is gepubliceerd in eLife . + Verder verkennen

Evolutie in realtime