Menu Close

Fruitvlieg met veertien ogen

De ogen van insekten en mensen blijken nauw verwant. Het bewijs daarvoor komt van vliegjes met niet alleen ogen op hun rug, maar ook op hun poten.

EEN PRETTIG gezicht is het niet, maar vanuit wetenschappelijk oogpunt zijn de genetisch gemanipuleerde fruitvliegjes in het Biozentrum van de universiteit van Basel een kleine sensatie. Door het kunstmatig inschakelen van één gen, eyeless (oogloos), blijken onderzoekers op elk gewenst lichaamsdeel van de fruitvlieg de ontwikkeling van een compleet facet-oog te kunnen opwekken – op een poot, op een vleugel, zelfs op het uiteinde van een antenne. Een van de proefdieren had uiteindelijk veertien ogen, verspreid over het hele lichaam, zo meldden zij vorige week in Science (dl. 267, p. 1788).

Het Parool, 1 april 1995, p. 31

Nog verrassender was de ontdekking dat precies hetzelfde effect kan worden bereikt met het gen van een muis. Niet dat er dan een klein rood kraaloogje ontstaat – wanneer het muizegen Small eye (klein oog) wordt losgelaten op de vleugel van een vliege-embryo, ontstaat ook een compleet vliege-oog. Kennelijk hebben zowel de muis als de fruitvlieg hetzelfde ‘moeder-gen’, dat aan de basis van de gehele oogontwikkeling staat.

De conclusie lijkt onvermijdelijk: het facet-oog van insekten en het lens-oog van gewervelde dieren hebben dezelfde genetische basis. Ze zijn niet geheel los van elkaar geëvolueerd, zoals tot nu toe altijd gedacht, maar ze stammen af van hetzelfde primitieve oog.

Het gen eyeless was al lang bekend in het onderzoek bij fruitvliegen. Normale vliegen beschikken over twee exemplaren van het gen. Wanneer er één exemplaar ontbreekt, ontstaan kleinere, misvormde ogen. Wanneer beide exemplaren ontbreken, heeft de vlieg helemaal geen oog. Bij de muis speelt het gen Small eye een zelfde rol. Ook de mens heeft een eigen variant: het Aniridia-gen. Bij sommige mensen is één van beide exemplaren beschadigd, wat leidt tot vervormingen van de iris, de lens, het hoornvlies of het netvlies.

Hoewel het eyeless-gen verbazingwekkende effecten kan hebben, is het toch niet het enige gen dat een rol speelt bij de ontwikkeling van een ingewikkeld orgaan als het oog. In de fruitvlieg zijn, naar schatting, in totaal meer dan twee en een half duizend genen bij de bouw van het facet-oog betrokken. De rol van eyeless lijkt dan ook meer op het eerste duwtje tegen een lange rij dominostenen. Wanneer eyeless actief wordt, zet hij de totale machinerie in werking, die uiteindelijk leidt tot een volledig oog.

De ogen die zich op vleugels, poten en antennes ontwikkelen, wijken in weinig af van gewone vliege-ogen. Ze bevatten gemiddeld wel wat minder facetten – 350 in plaats van de gebruikelijke achthonderd. Ook zijn sommige facetten niet helemaal mooi zeshoekig.

Op microscopische schaal lijkt er niets met de ogen mis te zijn. Alle onderdelen zijn aanwezig, zoals een lensje en lichtgevoelige cellen. Voorlopige experimenten geven zelfs aan dat deze cellen elektrische pulsen afgeven wanneer ze met licht worden geprikkeld. Het enige wat nog ontbreekt is het bewijs dat de zenuwbanen uit de lichtgevoelige cellen de beelden’ naar de juiste verwerkingscentra in de hersenen sturen.

De ontdekking van de Zwitsers rekent af met oude ideeën en gedachten over de evolutie van ogen. Al in zijn boek The origin of species behandelde Charles Darwin de vraag hoe een zo perfect en ingewikkeld orgaan als het lens-oog door evolutie kan zijn ontstaan. Voor veel van zijn lezers, zo wist Darwin, was het idee dat zo’n complexe machinerie door toevallige mutaties was ontwikkeld, niet te begrijpen. In Nederland is het Karel van het Reve die biologen regelmatig voor gek verslijt omdat ze weigeren in te zien dat een organisme geen nut heeft van een half-ontwikkeld oog.

Nog in 1970 schreven de auteurs van een boek over de evolutie van het oog dat ‘er weinig voor nodig is om iemand ervan te overtuigen dat het lens-oog van een gewerveld dier en het samengestelde oog van een insekt twee onafhankelijke evolutionaire ontwikkelingen zijn geweest.’

In de natuur is de variatie in oogtypen zelfs nog veel groter. Welk type beeldvormend oog je op basis van de wetten der optica ook verzint, er is in de natuur wel een variant van terug te vinden. Dan heb je het nog niet eens over al die soorten die een ‘oog’ hebben dat weliswaar geen beelden kan vormen, maar wel licht kan waarnemen.

Voor de deskundigen leidde deze onwaarschijnlijke variëteit aan oogvormen tot de conclusie dat het oog niet twee keer, maar wel dertig of veertig keer in de loop van de geschiedenis spontaan is ontstaan.

De ontdekking van de grote overeenkomsten tussen het ‘moeder-gen’ van de oogontwikkeling in fruitvliegjes, muizen en mensen, zet deze hele theorie op losse schroeven. Het ziet ernaar uit dat het oog van de fruitvlieg en het oog van de mens weliswaar een afzonderlijke evolutie hebben doorgemaakt, maar dat zij uiteindelijk afstammen van hetzelfde oer-oog, dat onder controle stond van het eyeless-gen. Dat oer-oog bestond waarschijnlijk uit niet meer dan een groepje lichtgevoelige cellen op de huid.

Als de nieuwe theorie klopt, dan zou ook in veel andere soorten een variant van het eyeless-gen aanwezig moeten zijn. Tot nu toe lijkt dat het geval te zijn. In het Zwitserse laboratorium werden zowel bij de inktvis, die over goed ontwikkelde lens-ogen beschikt, als bij kleine platwormen, met juist heel primitieve oogvlekken, genen gevonden die er precies op lijken. Of deze genen ook hier zon cruciale rol spelen bij de ontwikkeling van het oog, moet nog worden uitgezocht.

Related Posts