[Science news] - De oorsprong van groene zeewieren opgehelderd

Onderzoekers van Universiteit Gent en Plantentuin Meise hebben voor het eerst de oorsprong van groene zeewieren opgehelderd. De evolutie van groene zeewieren was cruciaal in de ontwikkeling van complexe mariene ecosystemen en speelde waarschijnlijk een sleutelrol in de vroege evolutie van dieren. De onderzoeksresultaten werden vandaag gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Groenwieren zijn meer dan 1 miljard jaar geleden ontstaan. Een splitsing vroeg in hun evolutie gaf aanleiding tot twee groepen. De ene waaruit zo’n 400 miljoen jaar geleden de landplanten zijn ontstaan, de andere gaf aanleiding tot een grote diversiteit aan groene algen, waaronder de groene zeewieren (macroscopische mariene algen) die een belangrijke rol spelen in mariene ecosystemen.

Door hun ouderdom zijn de evolutionaire relaties tussen de verschillende groepen groene zeewieren lange tijd onopgelost gebleven. Door het vergelijken van de genen van een groot aantal groene zeewieren, gecombineerd met gegevens van fossielen, zijn de onderzoekers in staat geweest om deze relaties op te helderen en belangrijke evolutionaire gebeurtenissen in de geologische tijd te identificeren.

De resultaten wijzen op een oorsprong en vroege evolutie van groene zeewieren zo’n 650-750 miljoen jaar geleden, op het einde van het Neoproterozoicum. Deze geologische periode werd gekenmerkt door de zwaarste ijstijden uit de geschiedenis van de aarde waarbij de ijskappen de evenaar bereikten.

De voorouders van groene zeewieren overleefden deze extreme klimaatomstandigheden in geïsoleerde toevluchtsoorden (refugia) op ondiepe zeebodems. De isolatie van miljoenen jaren zorgde ervoor dat verschillende groenwiergroepen onafhankelijk van elkaar evolueerden. Na de zware ijstijden stegen de temperaturen wereldwijd en kwamen geschikte habitats op de zeebodem overvloedig voorhanden. In deze omstandigheden waren groene zeewieren in staat zich onverhinderd te verspreiden en te diversifiëren.

Een verhoogde toevoer van voedingsstoffen en biotische interacties zoals begrazing door dieren hebben vermoedelijk de evolutie naar macroscopische groei in de verschillende groepen groene zeewieren op gang gebracht via verschillende strategieën, zoals meercelligheid (vb Dictyosphaeria, zie foto) en de evolutie van reuzencellen (vb Caulerpa, zie foto). De opkomst van groene zeewieren zorgde op haar beurt tot fundamentele wijzigingen van ondiepe mariene ecosystemen die wellicht een sleutelrol hebben gespeeld in de evolutie van zeedieren.

Wetenschappelijk artikel: Del Cortona A., Jackson C. J., Bucchini F., Van Bel M., D’hondt S., Škaloud P., Delwiche C. F., Knoll A. H., Raven J. A., Verbruggen H., Vandepoele K., De Clerck O. & Leliaert F. (2019) Neoproterozoic origin and multiple transitions to macroscopic growth in green seaweeds. PNAS: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1910060117 

Het tropische groenwier Dictyosphaeria, een meercellige alg opgebouwd uit verschillende reuzencellen. Foto: Frederik Leliaert.

De vreemde wereld van het Ediacarium (630-542 miljoen jaar geleden), een periode waarin groene zeewieren zich na de zware ijstijden konden verspreiden en diversifiëren (Wikimedia Commons contributors, "File:Life in the Ediacaran sea.jpg" (accessed January 3, 2020) (CC BY-SA 2.0).

Het tropische groenwier Caulerpa is opgebouwd uit één enkele reuzencel. Foto: F. Leliaert.