Sponzen behoren tot onze vroegste voorouders. Echter, fossielen, moleculen en genen zijn het oneens over de opkomst van deze vroege dieren. Een groot internationaal team van onderzoekers rond Christian Hallmann en Benjamin Nettersheim van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie vond nu nieuwe moleculaire aanwijzingen die suggereren dat sponzen veel later zijn verschenen dan algemeen wordt aangenomen.

Dieren, de meest complexe vorm van leven op onze planeet, pas de laatste paar honderd miljoen jaar bestaan, die goed is voor minder dan een vijfde van de geschiedenis van de aarde. Daarvoor, de oceanen van de wereld werden uitsluitend bewoond door micro-organismen zoals bacteriën en algen. Het precies achterhalen wanneer dieren voor het eerst zijn ontstaan, is een centraal, nog onopgeloste vraag in evolutionair onderzoek.

In 2009 ontdekten onderzoekers fossiele vetmoleculen, vermoedelijk afkomstig van zeesponzen, in gesteenten van 645 miljoen jaar oud. Sponzen behoren tot de oudste en meest eenvoudige dieren die zich hebben ontwikkeld, en hun ontdekking in zulke oude rotsen betekende dat ze misschien de eerste dieren waren. 'Maar de eerste ondubbelzinnige sponsfossielen die ooit zijn gevonden, in de vorm van naalden of spicules, zijn 100 miljoen jaar jonger dan deze oude sponsmoleculen', zegt Benjamin Nettersheim, eerste auteur van een studie. 'Dat is een enorme kloof, de moleculen en spicules kunnen niet allebei gelijk hebben.' vat Nettersheim samen die deze kritiek onlangs publiceerde in een nieuwsartikel in hetzelfde tijdschrift.

Algen in plaats van sponzen

Een team rond groepsleider Christian Hallmann en Nettersheim, beide van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie, nu verrassend dezelfde moleculen gevonden die vroeger aan sponzen werden toegeschreven, in Rhizaria:een groep eencellige organismen met veel roofalgen. Oude vormen van de Rhizaria-familie dateren waarschijnlijk 770 miljoen jaar, veel ouder dan de sponsfossielen. Dus, in principe kunnen zowel sponzen als Rhizaria de bron zijn van de vetmoleculen die in oude rotsen worden gevonden, maar de auteurs stellen dat dit nogal onrealistisch zou zijn. 'Vanuit ecologisch oogpunt is Rhizaria gewoon zoveel logischer. Als sponzen de bron waren, ze zouden in enorme hoeveelheden moeten voorkomen, bijna overal bloeiend, zelfs in zuurstofarme wateren waar sponzen doorgaans niet kunnen overleven', volgens Nettersheim. Deze overweging maakt het veel waarschijnlijker dat roofzuchtige Rhizaria, geen sponzen, waren de belangrijkste producenten van de oude moleculen.

'Over het algemeen waren er drie bewijslijnen voor de opkomst van vroege dieren', zegt Nettersheim, 'ze gaven allemaal verschillende leeftijden op en we wisten niet welke we moesten vertrouwen'. Een manier om te schatten wanneer een organisme voor het eerst op aarde verscheen, is door moleculaire klokken te gebruiken, die de genetische verschillen in moderne vertegenwoordigers vergelijken en leiden tot een datum van oorsprong. 'Echter, de kalibratie van dergelijke moleculaire klokken is problematisch en dit geeft aanleiding tot een enorme onzekerheid in geschatte data voor de laatste gemeenschappelijke voorouder van dieren, variërend van 1300 tot 615 miljoen jaar geleden', zegt Hallmann. De tweede bewijslijn waren de vermeende sponsmoleculen die teruggaan tot 645 miljoen jaar; de derde de nog jongere sponsfossielen, die teruggaat tot 560 miljoen jaar.

Vroegste dieren 560 miljoen jaar geleden

Met de nieuwe ontdekking dat de oude vetmoleculen hoogstwaarschijnlijk afkomstig zijn uit Rhizaria in plaats van uit sponzen, de oudste wetenschappelijk bevestigde sponzen dateren van slechts ongeveer 560 miljoen jaar geleden. Op hetzelfde moment in de geschiedenis van de aarde verschenen de grote en complexe fossielen van de Ediacara Fauna wereldwijd. In een van deze Ediacara-fossielen, sporen van cholesterol, wat een kenmerk is van het dierenleven, werden onlangs ontdekt door internationale onderzoekers, waaronder leden van de Hallmann-groep. Dus, de eerste bevestigde verschijning van zowel sponzen als cholesterol suggereert dat de eerste leden van het dierenrijk ongeveer 560 miljoen jaar geleden verschenen.

'In geologische termen, dit is vlak voor het begin van de Cambrische explosie van complexe levensvormen 540 tot 550 miljoen jaar geleden, en de nieuwe timing geeft ons nu een coherente opeenvolging van gebeurtenissen. ' zegt Hallmann. Met behulp van de gecorrigeerde tijdlijn, wetenschappers kunnen doorgaan met het ontcijferen van de omgevingscontext van deze belangrijkste evolutionaire overgang die aan de basis ligt van al het complexe moderne leven.