Op het eerste gezicht lijken zeesterren alleen maar ledematen te hebben. Maar waar is het hoofd gebleven? In tekstboekbeschrijvingen van stekelhuidigen – zeesterren en hun verwanten, waaronder zanddollars en zee-egels – wordt vaak gezegd dat dit lichaamsdeel gewoon weg geëvolueerd is. Nieuw onderzoek in Nature suggereert iets veel vreemders: zeesterren hebben bijna alleen een kop.
Beeld: Patiria miniata-zeester. Credit: Bigstock
De meeste dieren zijn bilateraal symmetrisch, wat betekent dat hun lichaam kan worden verdeeld in twee ruwweg identieke helften. Zeesterren hebben in plaats daarvan radiale symmetrie, waarbij vijf identieke segmenten van hun lichaam uitstralen vanuit een centraal punt. Zulke structurele parameters worden bepaald door moleculaire markers op genen, hoewel dezelfde markers die cellen en weefsels vertellen om zich voor te vormen bij de ene soort kunnen resulteren in een andere anatomie bij andere soorten.
Om het hoofd te vinden, vergeleken de onderzoekers de genen in een Patiria miniata-zeester met een nauw verwante soort eikelworm die een goed bestudeerd genoom heeft en een overduidelijk hoofd. Met behulp van geavanceerde laboratoriumtechnieken maakte het team een driedimensionale kaart van de genen die tot expressie kwamen in dungesneden monsters van de armen van de zeester.
De wetenschappers ontdekten dat dezelfde genen die actief zijn in het hoofdgebied van de eikelworm ‘aan’ stonden in de bultige huid van de zeester, die zijn hele lichaam bedekt. De meest anterieure, hoofdachtige genen waren vooral actief in het midden van elke arm, en de genen werden meer posterieur naar de omtrek van elke arm toe. En verrassend genoeg ontbrak het de zeester volledig aan het genetische patroon voor een romp, zegt co-auteur Chris Lowe, een evolutiebioloog aan de Amerikaanse Stanford University.
De bevindingen werpen een grote evolutionaire vraag op: hoe hebben zeesterren en hun evolutionaire broers en zussen, die vroeger bilateraal symmetrisch waren, hun unieke vorm ontwikkeld? Dit blijft een ‘groot mysterie’, zegt Paola Oliveri, een ontwikkelings- en evolutiebioloog aan het University College in Londen, die niet betrokken was bij het onderzoek.
De nieuwe bevindingen kunnen wetenschappers ook helpen bij het begrijpen van nieuwe vormen en structuren in andere takken van de levensboom, zegt ze. Vervolgens gaan de onderzoekers de fossielen van vroegere zeesterren bestuderen en proberen ze te achterhalen wanneer zij hun stam verloren. Het team gaat ook onderzoeken of andere stekelhuidigen bedekt zijn met genetisch hoofdachtige gebieden.
Bron: Stanford University, Californië, Verenigde Staten
