Praatjes over een “kippenosaurus” deden de wetenschappelijke wereld vorige week opschrikken toen onderzoekers aankondigden dat ze de snavel van een kippenembryo hadden aangepast om te lijken op de snuit van zijn dinosaurische voorouders. Maar hoewel sommige deskundigen de prestatie hebben geprezen, is een snavel slechts een van de vele aanpassingen die nodig zijn om een kip in een dinosaurus te veranderen.
Gezien deze obstakels, hoe dicht zijn wetenschappers bij het creëren van een dino-kip?
“Vanuit een kwantitatief oogpunt, zijn we 50 procent daar,” zei Jack Horner, een professor in de paleontologie aan de Montana State University en een curator van paleontologie in het Museum of the Rockies.
Horner is al lang voorstander van het idee om een kip te modificeren om op een dinosaurus te lijken, en in tegenstelling tot de onderzoekers van de laatste studie, wil hij eigenlijk een levend exemplaar grootbrengen. En waarom zou hij het daarbij laten? Door te begrijpen hoe en wanneer bepaalde moleculaire mechanismen kunnen worden gewijzigd, zouden talloze veranderingen binnen bereik kunnen liggen. Zoals Horner opmerkte, een glow-in-the-dark eenhoorn is niet uitgesloten.
Er zijn vier belangrijke modificaties nodig om een zogenaamde kippenosaurus te maken, zei Horner. Om een kip in een dinosaurusachtig beest te veranderen, zouden wetenschappers het tanden en een lange staart moeten geven, en de vleugels terug moeten zetten in armen en handen.
Het schepsel zou ook een aangepaste mond nodig hebben – een prestatie die is volbracht door de onderzoekers die deze laatste studie hebben gedaan, zei hij.
“Dit dino-kip project – we kunnen het vergelijken met het maanproject,” vertelde Horner aan Live Science. “We weten dat we het kunnen doen; het is gewoon dat er … enkele enorme hindernissen zijn.”
Challenges ahead
Een van die “enorme hindernissen” werd genomen in de laatste studie, gepubliceerd op 12 mei in het tijdschrift Evolution, waarin onderzoekers kippensnavels in dino snuiten veranderden. Maar zelfs die schijnbaar kleine stap vergde zeven jaar werk. Eerst bestudeerden de onderzoekers de snavelontwikkeling in embryo’s van kippen en emoes, en de snuitontwikkeling in embryo’s van schildpadden, alligators en hagedissen.
Het is waarschijnlijk dat vogels en reptielen miljoenen jaren geleden vergelijkbare ontwikkelingstrajecten hadden die hen snuiten gaven, maar na verloop van tijd leidden moleculaire veranderingen tot de ontwikkeling van snavels bij vogels, aldus de onderzoekers.
Het is moeilijk voor wetenschappers om embryo’s van hedendaagse dieren, zoals krokodillen, te krijgen om te vergelijken, omdat ze boerderijen moeten vinden die ze grootbrengen. En dan kan het moleculaire werk – het precies bepalen welke ontwikkelingspaden verschillend zijn, hoe ze verschillen en wat ze controleert – “ontelbare uren en honderden experimenten vergen voor een paar succesvolle,” zei de hoofdonderzoeker van de studie, Bhart-Anjan Bhullar, een paleontoloog en ontwikkelingsbioloog die momenteel aan de Universiteit van Chicago werkt en een kruisaanstelling heeft aan de Yale University, waar hij als voltijdse faculteit zal beginnen. “Het is een beetje hetzelfde als het vinden van fossielen.”
Voor hun “fossiele vondst” hadden de onderzoekers een uitgebreid fossielbestand van vogels en hun voorouders nodig om te zien hoe vogels eruitzagen in verschillende stadia van hun evolutie.
“Je moet begrijpen wat je opspoort voordat je het probeert op te sporen,” vertelde Bhullar aan Live Science.
Bhullar; zijn doctoraal adviseur Arkhat Abzhanov, een ontwikkelingsbioloog aan de Harvard University; en hun teamgenoten richtten zich op twee genen die actief zijn in de gezichtsontwikkeling. Elk gen codeert een eiwit, maar de eiwitten – die het werk van de genen uitvoeren – vertoonden verschillende activiteiten in de hedendaagse kippen- en reptielenembryonale ontwikkeling, zo ontdekten de onderzoekers. Wanneer de onderzoekers de activiteit van deze twee eiwitten bij kippen blokkeerden, ontwikkelden de vogels structuren die leken op snuiten, niet op snavels.
Onverwachte vondst
En dan is er nog de onverwachte vondst die de complexe taak onthulde waar het om ging: Toen de groep de snavels van kippenembryo’s veranderde in snuiten, veranderden ze onbedoeld ook het gehemelte van de kip, of het dak van de mond.
De gehemelten van de vogelembryo’s waren daarentegen breed en plat, en verbonden “met de rest van de schedel op een manier die de palatines van voorouderlijke reptielen deden, maar vogelpalatines niet,” zei Bhullar. Bij vogels, “is het palatine bot echt lang en dun, en het is niet erg verbonden met andere botten van de schedel,” zei Bhullar. In feite kunnen vogels hun bovenkaak onafhankelijk van hun onderkaak optillen – een vermogen dat bij de meeste andere gewervelde dieren niet voorkomt.
Dus, door de snavel te veranderen, veranderden de onderzoekers ook het gehemelte. Toen de onderzoekers teruggingen naar het fossielenbestand, ontdekten zij dat de snuit en het gehemelte gedurende de evolutie samen bleken te veranderen. Zo had een 85 miljoen jaar oud fossiel van een vogelachtig wezen dat tanden en een primitieve snavel had, ook een vogelachtig gehemelte, zeiden zij.
Bij een nog ouder fossiel was het gehemelte echter niet veranderd, en de snavel evenmin, zei Bhullar.
“Een deel daarvan is het experimenteel verifiëren of de moleculaire veranderingen die we zien ook daadwerkelijk in staat zijn om de anatomie te veranderen op de manieren die we voorspelden,” zei Bhullar. “In zekere zin recapituleert dat de verandering die we in het fossielenbestand zien.”
Maar zijn doel “is simpelweg om zo diep mogelijk de moleculaire mechanismen achter belangrijke evolutionaire overgangen te begrijpen,” zei hij. Hij is niet geïnteresseerd in het maken van “een meer nonaviaanse, dinosaurusachtige vogel.”
Wil het lukken?
Maar Horner is wel geïnteresseerd in het maken van een zogenaamde kippenosaurus. Zijn groep werkt momenteel aan het geven van een lange staart aan de kip – misschien wel het meest complexe deel van het maken van een dino-kip, zei hij. Ze hebben bijvoorbeeld net genen in muizen gescreend om te bepalen welke soorten genetische paden de ontwikkeling van de staart blokkeren. Deze kennis kan hen helpen erachter te komen hoe ze de staartgroei kunnen inschakelen, zei hij.
Maar het valt nog te bezien hoe kippen zouden reageren op staarten, armen, vingers en tanden, zei Bhullar.
Maar aan de andere kant kunnen kippen veerkrachtige wezens zijn. “Het feit dat je één onderdeel hebt veranderd, betekent niet dat het dier in staat zal zijn om het te gebruiken of om het op de juiste manier te gebruiken,” zei hij. “Je kunt een kip misschien vingers geven, maar als de vingers niet de juiste spieren hebben, of als het zenuwstelsel en de hersenen niet goed zijn ingesteld op een hand met afzonderlijke vingers, dan moet je misschien een aanzienlijke hoeveelheid extra engineering doen.”
“Mensen onderschatten soms ook de plasticiteit van het lichaam,” zei Bhullar. “Het is verbazingwekkend hoeveel compensatie er plaatsvindt, en het zenuwstelsel, in het bijzonder, is zeer plastisch.”
Bhullar zei dat, als dinosaurusachtige kenmerken, zoals een snuit en tanden, zouden worden hersteld, hij zich afvraagt “of de hersenen zichzelf niet op een of andere manier zouden herbedraden, zodat deze dieren deze kenmerken zouden kunnen gebruiken.”
Horner vergeleek het geven van een dinosaurusachtige staart aan een kip met het fokken van een wolf in een Chihuahua, behalve dat het op een versnelde tijdschaal is.”
“We hebben al allerlei genetisch gemodificeerde dieren, gewoon door te fokken,” zei hij. “We maken een dino-kip, en we maken een glow-in-the-dark eenhoorn. In principe kunnen we alles maken wat we willen, denk ik, zodra we de genen begrijpen.
“En de vraag is: ‘Waarom zou iemand zich druk maken als ze zich niet druk maken om een Chihuahua?'” Horner voegde eraan toe.
Voor hem gaat de kiposaurus over het beantwoorden van de grootste vraag van allemaal.
“Ieder van ons die enige nieuwsgierigheid heeft over hoe we hier allemaal zijn gekomen en waar alles vandaan komt, moet geïnteresseerd zijn in evolutionaire biologie,” zei Horner. “Het is in feite de blauwdruk van het leven op deze aarde.”
Volg Laura Geggel op Twitter @LauraGeggel. Volg Live Science @livescience, Facebook & Google+. Origineel artikel op Live Science.
Recent news