Hoe komt het dat giraffen zo'n lange nek hebben?

Om hier achter te komen hebben biologen voor de eerste keer ooit de genetische samenstelling van de giraffe in kaart gebracht.

|
18 mei 2016, 7:46am

Beeld: Sadie Hart/Flickr

De nek van de giraffe ziet er nogal anders uit dan de nek van de meeste gewervelde dieren. Maar de giraffe is niet alleen qua uiterlijk uniek; ook van binnen zit het dier bijzonder in elkaar, aangezien het een ontzettend sterk hart en superhoge bloeddruk nodig heeft om bloed helemaal omhoog naar de hersenen te pompen.

Waarom de giraffe precies zo geëvolueerd is als hij is, is nog altijd een wetenschappelijk mysterie. Een aantal van de voornaamste theorieën stammen uit de tijd van Darwin, en stellen bijvoorbeeld dat de nek handig is om hoge voedselbronnen te bereiken in tijden van droogte, of dat een lange nek door de andere sekse aantrekkelijk wordt gevonden.

Maar de belangrijkste vraag is niet zozeer waarom de nek van giraffe zo lang is, maar hoe dit zo gekomen is. Om hier meer over te weten te komen heeft een internationale groep biologen voor de allereerste keer ooit het genoom van de giraffe – de gehele genetische samenstelling van het organisme – in kaart gebracht.

Om uit te vinden welke specifieke genen betrokken zijn geweest bij de evolutie van de nek van de giraffe hebben de onderzoekers, afkomstig van verschillende Amerikaanse en Afrikaanse universiteiten, het genoom van de giraffe vergeleken met dat van veertig andere zoogdieren. Dit onderzoek wordt beschreven in een paper dat vandaag gepubliceerd is in Nature Communications.

De belangrijkste vergelijking bleek die tussen de giraffe en de okapi. De okapi is het zoogdier dat het meest nauw verwant is aan de giraffe, en het enige andere levende lid van de Giraffidae-familie.

Een okapi. Beeld: Eric Killby/Flickr.

Zoals je kunt zien op de bovenstaande afbeelding heeft de okapi een redelijk lange nek, maar geen van giraffe-achtige proporties. Dit terwijl de twee soorten slechts tussen de elf en twaalf miljoen jaar geleden uit elkaar geëvolueerd zijn, en ze voor negentien procent exact identieke genen hebben. Door deze twee nauw verwante soorten te vergelijken, hebben onderzoekers maar liefst zeventig verschillende giraffe-genen ontdekt die aanpassingen hebben ondergaan die die van de okapi niet hebben ondergaan.

Het mag geen verrassing heten dat twee derde van deze genen te maken hebben met de groei van het skelet en de ontwikkeling van neuronen en hart- en bloedvaten. Meer verassend is de bevinding dat er een grote overlap bestaat tussen de gebieden die afwijkend geëvolueerd zijn van de okapi. Dit impliceert dat een handvol mutaties ervoor gezorgd hebben dat verschillende karakteristieken van de giraffe tegelijkertijd veranderden – een proces dat volgens de onderzoekers zo'n vijftien tot twintig miljoen jaar geduurd heeft.

"De nek rekte zich uit, terwijl gelijktijdig het hart- en bloedvatstelsel veranderde. Sommige genen waren betrokken bij beide processen," zei de bioloog Douglas Cavener van Penn State University in een video.

De overlap in functie tussen de verschillende gemuteerde genen. Beeld: Nature Communications.

Parallel aan deze ontwikkelingen veranderde ook het metabolisme van de giraffe. Hierdoor kon het dier beter de bladeren en zaden van de acaciaplant verteren, die voor de meeste zoogdieren giftig zijn, maar een belangrijk onderdeel vormen van het dieet van de giraffe. Volgens de onderzoekers is dit dan ook bewijs voor de hypothese dat giraffes een langere nek ontwikkelden om toegang te krijgen tot meer verschillende soorten voedsel.

Om nog meer te weten te komen over de evolutie van de giraffe is het onderzoeksteam begonnen met het plaatsen van een aantal van de gemuteerde giraffe-genen in muizen door middel van CRISPR/Cas9. Als deze experimenten lukken, zullen de biologen er hopelijk achter komen welke rol de geïdentificeerde genen precies spelen in het lichaam van de giraffe.