Een nieuwe studie door een internationaal team van onderzoekers, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Bristol, heeft de oorsprong en evolutie van dierlijke lichaamsplannen onthuld.

Dieren zijn geëvolueerd van eencellige voorouders, diversifiërend in dertig of veertig verschillende anatomische ontwerpen. Wanneer en hoe deze ontwerpen zijn ontstaan, is onderwerp van discussie geweest, zowel over de snelheid van evolutionaire verandering, en de mechanismen waardoor fundamentele evolutionaire verandering plaatsvindt.

Zijn er plannen voor het lichaam van dieren ontstaan ​​gedurende eeuwen van geleidelijke evolutionaire verandering, zoals Darwin suggereerde, of kwamen deze ontwerpen naar voren in een explosieve diversificatie-episode tijdens de Cambrische periode, ongeveer een half miljard jaar geleden?

Het onderzoeksteam pakte deze vraag aan door de aan- en afwezigheid van duizenden kenmerken van alle levende diergroepen uitputtend te verzamelen.

Professor Philip Donoghue, van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Bristol, zei:"Dit stelde ons in staat om een ​​'vormruimte' te creëren voor dierenlichaamsplannen, hun overeenkomsten en verschillen te kwantificeren.

"Onze resultaten laten zien dat fundamentele evolutionaire verandering niet beperkt was tot een vroege uitbarsting van evolutionaire experimenten. Dierlijke ontwerpen zijn tot op de dag van vandaag blijven evolueren - niet geleidelijk zoals Darwin voorspelde - maar met horten en stoten, episodisch door hun evolutionaire geschiedenis."

Co-auteur Bradley Deline, van de Universiteit van West-Georgia, toegevoegd:"Onze resultaten zijn belangrijk omdat ze de patronen en paden benadrukken waarin plannen voor het lichaam van dieren zijn geëvolueerd.

"Bovendien, grote uitbreidingen in dierlijke vorm na het Cambrium sluit aan bij andere grote ecologische transities, zoals het verkennen van land.

"Veel van de dieren die we tegenwoordig kennen, zijn objectief bizar vergeleken met de vreemde wonderen uit het Cambrium. Eerlijk gezegd, vlinders en vogels zijn vreemder dan alles wat in de oude zee zwemt."

Co-auteurs James Clark van Bristol's School of Earth Sciences en Dr. Mark Puttick van de University of Bath's Department of Biology, gewerkt aan het proberen om fossiele soorten in de studie te passen.

Dr. Puttick zei:"Een van de problemen die we hadden, was dat onze studie voornamelijk gebaseerd is op levende soorten en dat we fossielen moesten opnemen. We losten het probleem op door een combinatie van het analyseren van de fossielen en het gebruik van computermodellen van evolutie."

James Clark voegde toe:"De fossielen plotten tussenproducten van hun levende verwanten in vormruimte. Dit betekent dat het onderscheidend vermogen van levende groepen een gevolg is van het uitsterven van hun evolutionaire tussenproducten. Daarom, dieren lijken anders vanwege hun geschiedenis in plaats van niet-bewaarde sprongen in anatomie."

Co-auteur Jenny Greenwood, ook van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Bristol, dieper wilde graven. Ze wilde uitzoeken welke van de vele voorgestelde genetische mechanismen de evolutie van plannen voor het lichaam van dieren aanstuurden.

Jenny Greenwood zei:"We hebben dit gedaan door gegevens te verzamelen over de verschillende genomen, eiwitten, en regulerende genen, die levende dierengroepen bezitten. De verschillen in anatomische ontwerpen correleren met regulerende genensets, maar niet het type of de diversiteit van eiwitten. Dit geeft aan dat het de evolutie van genetische regulatie van embryologie is die de evolutie van dierlijke biodiversiteit versnelde."

Co-auteur Kevin Peterson van Dartmouth College, toegevoegd:"Onze studie bevestigt de opvatting dat voortdurende genregulerende constructie een sleutel was tot de evolutie van dieren."