US dierkundige help met omvattende stamboom vir soogdiere

ʼn Evolusie genetikus van die Universiteit Stellenbosch (US) het sy kennis van Afrika se oudste soogdiere tot ʼn internasionale studie bygedra waarin die mees omvattende stamboom vir soogdiere tot dusver saamgestel is. Dié studie, wat toon presies hoeveel soogdierfamilies in werklikheid aan mekaar verwant is, is in die toonaangewende vaktydskrif Science gepubliseer.

Prof Terry Robinson

Prof Terry Robinson van die US Departement Plant- en Dierkunde was deel van ʼn span bioloë onder leiding van die Universiteit van Kalifornië Riverside en Texas A&M. Prof Robinson is ʼn A-gegradeerde wetenskaplike wat as die wêreldkundige oor die primitiefste Afrikasoogdiere, die Afrotheria, gereken word.

Afrotheria bestaan uit ses soogdierordes van vermoedelike Afrika-oorsprong wat die grondslag uitmaak van die evolusieboom van die Eutheria, oftewel plasentale soogdiere.

“Die studie brei die bestaande stamboom vir soogdiere beduidend uit,” sê prof Robinson. “Dit bied vir ons ʼn ‘ruggraat’ aan die hand waarvan ons die unieke genoomveranderinge kan verstaan wat tot die huidige indrukwekkende morfologiese verskeidenheid lewende soogdierspesies gelei het.”

Hoewel sy bydrae “klein was in vergelyking met die omvang van die res van die studie”, voel prof Robinson bevoorreg om aan die vyf jaar lange projek te kon deelneem.

Dit is die eerste keer dat so ʼn groot en robuuste DNS-matriks vir alle soogdierfamilies saamgestel word. Die matriks bevat verteenwoordigers van 99% van alle soogdierfamilies, en dek nie net die vroegste geskiedenis van soogdier-diversifikasie nie, maar ook afwykings daarvan onder lewende soogdiere tot in die fynste besonderhede.

“Niemand kon tot dusver hierdie soort matriks op grond van DNS-reekse van etlike verskillende gene saamstel om te bepaal hoe die verskillende soogdierfamilies aan mekaar verwant is nie,” sê prof Mark Springer, ʼn professor in Biologie aan die Universiteit van Kalifornië Riverside, wat die navorsingsprojek saam met prof William Murphy, medeprofessor in Genetika aan Texas A&M, gelei het.

Die studie sluit 164 van die 5 400 lewende soogdiere in. 

Volgens prof Springer bied die datastel ʼn stewige en betroubare wegspringplek van waar bioloë nou verder kan werk. “Nou kan ons vorder van filogenie, met verteenwoordigers van al die verskillende soogdierfamilies, tot filogenieë, met verteenwoordigers van genusse en spesies,” sê hy.

Filogenie is die ontwikkelingsgeskiedenis van organismelinies oor tyd. ʼn Uitgebreide evolusieboom genaamd die Boom van die Lewe verteenwoordig die filogenie van alle organismes, met ander woorde die genealogiese verwantskappe tussen alle lewende dinge.

Om die presiese tydstip van genealogiese afwykings op die filogenie van soogdierfamilies aan te dui, het prof Springer en kollegas ʼn “verslapte molekulêre klok” gebruik waarby verskillende evolusietempo’s ingevoer kon word, in plaas van net een tempo wat vir alle takke van die Boom van die Lewe geld. Daarbenewens het hulle ouderdomsramings vir verskillende fossielsoogdiere gebruik om die evolusieboom te kalibreer.

“Deur kalibrerings by die ontleding in te voer kon ons byvoorbeeld uitvind dat olifante en hul naaste familie reeds sedert minstens die einde van die Paleoseen – meer as 55 miljoen jaar gelede – van mekaar geskei is,” sê prof Springer. “Ons kon uiteenlopende fossielkalibrerings uit verskillende dele van die soogdierboom bymekaarsit en dit saam met molekulêre inligting gebruik om die mees robuuste evolusieboom tot dusver op grond van opeenvolgende data saam te stel.”

Die studie is die begin van ʼn groter plan om groot molekulêre datastelle en gevorderde tegnieke vir ouderdomsbepaling en raming van diversifikasietempo’s te gebruik, ten einde veel groter dele van die soogdierboom in te vul. Dit sal uiteindelik alle omskrewe spesies insluit, met inbegrip van die wat onlangs uitgesterf het of waarvoor slegs museummateriaal beskikbaar is.

“Slegs dan sal ons werklik kan verstaan watter rol die omgewing en gebeure in aardgeskiedenis gespeel het om die skep van lewende biodiversiteit te bevorder,” sê prof Murphy.

Prof Springer verduidelik dat die navorsingspan na pieke in die diversifikasiegeskiedenis van soogdiere gesoek het, en ʼn algoritme gebruik het om te bepaal of die diversifikasietempo oor tyd konstant gebly het en of daar duidelike tydperke van toename of afname was. Sodoende het die navorsers op ʼn hoër diversifikasietempo 80–82 miljoen jaar gelede afgekom, wat ooreenstem met die tyd – teen die einde van die Kryttydperk-revolusie – toe ʼn klomp verskillende ordes van mekaar geskei is.

“In dié tyd het blomplante gediversifiseer, wat weer die geleentheid vir die diversifikasie van klein soogdiere geskep het,” sê Springer.

Springer en kollegas het ook op ʼn tweede piek in die diversifikasiegeskiedenis van soogdiere afgekom – dié keer teen die einde van die Kryttydperk 65½ miljoen jaar gelede – toe dinosourusse, ander groot werweldiere en etlike mariene organismes uitgesterf en ʼn groot ekologiese vakuum gelaat het.

“Sulke oop ekologiese ruimtes kan baie vinnig gevul word,” verduidelik Springer. “By soogdiere sien ons dat, al het verskillende ordes soos primate en knaagdiere in die Kryttydperk reeds van mekaar geskei, die meeste ordes nie tot ná die Kryttydperk, 65½ miljoen jaar gelede, tot hul moderne vorme gediversifiseer het nie. Die vakuum het oënskynlik verskillende ordes van verskillende soogdiere laat ‘uitstraal’ – dit wil sê vertak én verander – na die aanpassingsones waar hulle vandag aangetref word. Ná die Kryttydperk het diversifikasie toegeneem en het sommige linies groter en meer gespesialiseerd geword.”

Die navorsers benadruk dat hulle stamboom nog ver van klaar is. Hulle beplan om in die volgende twee jaar wéér op grond van geenreekse ʼn supermatriks op te stel, en sal die meeste lewende soogdierspesies daarby insluit.

(Artikel gegrond op persverklaring, met die vergunning van die Universiteit van Kalifornië Riverside. Vir die volledige verklaring, besoek http://newsroom.ucr.edu/2729).

Agtergrondinligting oor prof Terry Robinson:

Prof Terry Robinson van die Departement Plant- en Dierkunde aan die Universiteit Stellenbosch het ʼn A2-gradering van die Suid-Afrikaanse Nasionale Navorsingstigting (NNS), wat hom as ʼn wêreldleier op sy gebied erken.

Prof Robinson werk op die gebied van evolusiegenetika en aspekte van chromosoombiologie, wat molekulêre sitogenetika, sistematiek en filogenomika insluit. Hy gebruik tegniese ontwikkelings in hedendaagse vloeisitometrie sowel as data uit die menslike en ander opeenvolgende genome in sy werk.

Sy navorsingsgroep in die US se Departement Plant- en Dierkunde ondersoek die vroeë evolusie en verhouding tussen Afrotheria, die oerkenmerke van hul genoomargitektuur, en die filogenetiese vertolking van chromosoomkarakters.

Hulle is op soek na leidrade oor die gemeenskaplike voorouers van soogdiere soos die aardvark, olifant, gouemol en klaasneus, en wil bepaal presies hoe die genetiese materiaal in hierdie diere in die evolusiegeskiedenis herrangskik is, hoe spesies ontwikkel het, en hoe die diere aan mekaar verwant is.

Vir meer inligting:

• Universiteit Stellenbosch-nuusblog: http://blogs.sun.ac.za/news/2009/12/15/evolutionary-geneticist-recognised-as-world-leader/
• Prof Terry Robinson se navorsingsblad: http://academic.sun.ac.za/botzoo/robinson/index.htm