Ook genetisch is het vogelbekdier een rare snuiter

Het fluorescerende, eierleggende vogelbekdier heeft ook opvallend dna. Zo heeft het dier wel tien geslachtschromosomen.

Eierleggende zoogdieren – vogelbekdieren en mierenegels – zijn nog ouder en nog vreemder dan gedacht. Dat schreef een internationaal team vorige week in Nature. De onderzoekers presenteren het eerste complete genoom van een vogelbekdier en nieuwe informatie over chromosomen van vogelbekdieren en miereneters. Daaruit blijkt dat deze dieren in de zoogdierstamboom al 187 miljoen jaar geleden hun eigen weg gingen: 21 miljoen jaar eerder dan gedacht. Hun melk is genetisch gezien net zo complex als die van ons, terwijl hun eieren wat eenvoudiger zijn dan die van vogels. Maar wat betreft hun geslachtschromosomen, lijken ze het meest op vogels.

Vogelbekdieren en mierenegels vertonen een wonderlijke mix van dierlijke eigenschappen. Vogelbekdieren lijken op een bever met een eendensnavel; mierenegels op een egel met de snuit van een miereneter. Beide hebben – net als vogels – een cloaca: één lichaamsopening waarmee ze poepen, plassen, paren en eieren leggen. Daaraan danken ze de naam voor hun zoogdiergroep: monotremen, van ‘mono’ (één) en ‘trema’ (gat). Ze leggen eieren van zo’n 1,5 cm groot die een leerachtige schaal hebben, net als reptielen. Mierenegels broeden die eieren uit in een soort buidel. Vogelbekdieren leggen ze in een nest van plantenmateriaal en vouwen zichzelf daaromheen. Na het uitkomen voeden ze hun jongen met melk. Die komt niet uit tepels, maar druppelt rechtstreeks uit klieren in de huid van de moederbuik.

Fluorescerend en giftig

Het skelet van monotremen vertoont overeenkomsten met dat van reptielen; hun zaad- en eicellen lijken op die van reptielen en vogels. Vogelbekdieren fluoresceren in het donker, net als sommige reptielen; de mannetjes hebben gifklieren op hun achterpoten. Hun leerachtige vogelbek is elektrisch gevoelig. Daarmee zoeken ze op de tast naar waterdiertjes in modderige poelen. Mierenegels scharrelen daarentegen rond op het land, waar ze mieren, termieten, kevers en wormen eten met een puntige snuit die maar een halve centimeter open kan.

In 2008 schreef hetzelfde onderzoeksteam al in Nature over het genoom van het vogelbekdier. Maar dat was toen nog niet compleet. Met moderne technieken is dat werk nu veel sneller en goedkoper. Daardoor konden de onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Kopenhagen, de genetische achtergrond van bepaalde eigenschappen nauwkeuriger uitpluizen. Ze hadden bijzondere aandacht voor de melk- en eierproductie en de geslachtschromosomen.

Buideldieren (zoals kangoeroes en koala’s) en placentazoogdieren (zoals katten en mensen) hebben in de loop van de evolutie drie belangrijke genen verloren die nodig zijn om eierdooiers aan te maken. Vogels en reptielen hebben die genen nog; vogelbekdieren raakten er twee kwijt, zo’n 130 miljoen jaar geleden. Het derde dooiergen hebben ze nog wel.

Bij buideldieren en placentazoogdieren hebben de dooiergenen plaatsgemaakt voor zogeheten caseïnegenen. Die coderen voor verschillende caseïnes: de belangrijkste eiwitten in melk. Monotremen hebben echter beide typen genen. Ze hebben alle belangrijke caseïnegenen die wij ook hebben, plus nog een aantal extra, waarvan de functie onduidelijk is.

Vier genen die nodig zijn voor het aanmaken van tanden zijn monotremen kwijtgeraakt. In plaats van tanden hebben ze hoornplaten in hun mond, die helpen bij het fijnmalen van voedsel. En terwijl alle andere zoogdieren minstens 25 verschillende smaakreceptoren hebben voor bitter, hebben vogelbekdieren er maar zeven en mierenegels maar drie.

Het wonderlijkst vinden de onderzoekers echter de geslachtschromosomen. Daarvan hebben andere zoogdieren er twee: een X- en een Y-chromosoom. Monotremen hebben er maar liefst tien: vijf X- en vijf Y-chromosomen. Uit de vorm van deze chromosomen en hun ligging tijdens de celdeling leiden de onderzoekers af dat monotremen ooit een groot, ringvormig geslachtschromosoom gehad moeten hebben, dat in de loop van de evolutie in fragmenten uiteen is gevallen. En die fragmenten lijken het meest op de geslachtschromosomen van vogels.