Fruitvliegje (afb: WikiMedia Commons)

Kan een organisme in de loop van de evolutie een optimale toestand bereiken, vroegen onderzoekers van, onder meer, het ISTA in Oostenrijk zich af. Is er een formule die de weg naar dat optimum beschrijft en zo ja, valt die theoretisch af te leiden? Die schijnt er (nog?) niet te zijn, maar met hun rekenmodel hebben de onderzoekers het ideale bouwplan voor fruitvliegjes ontworpen, waarmee ze zouden hebben aangetoond dat de evolutie talrijke optimale mogelijkheden ter beschikking heeft.
Als de evolutie een geheim recept heeft dan is dat waarschijnlijk de optimalisering, stellen de onderzoekers. De evolutie richt zich op minimalisering van het energieverbruik, op een maximale doelmatigheid en op de hoogste aangepastheid. Daar zou de mens wel eens een voorbeeld aan kunnen nemen denk ik(=as) dan. Alles wat de mens doet is groot, veel en grofstoffelijk. Neem nu ‘onze’ energieopwekking. Dat is louter van dik hout zaagt men planken. In het leven wordt alles van cel tot de grootste meercellige organismen zo efficiënt mogelijk ‘ingericht’.
Een embryo begint na de bevruchting als een klontje gelijke cellen waaruit uiteindelijk, via een bijna volmaakt georkestreerd proces, zich het volslagen organisme ontwikkelt. Na bijna twintig jaar presenteren de onderzoekers nu het eerste ontwikkelingsmodel voor de vroege embryo-ontwikkeling van fruitvliegjes. Aan de hand van dat model zouden de onderzoekers er in geslaagd te zijn de optimale ‘bedrading’ van het Gapgenreguleringsnetwerk, dat de vroege embryo-ontwikkeling stuurt, te voorspellen.

De evolutie streeft naar optimum. Een organisme past zich voortdurend aan de omgeving aan. “Aanpassing kan als optimaliseringsproces gezien worden”, zegt Thomas Sokolowski.
Anders dan natuurkundige systemen waar optimalisering veelal leidt tot de laagste energietoestand, zouden biologische systemen verschillende oplossingen hebben voor een probleem. Zo hebben de ogen van dieren zich onafhankelijk van elkaar ontwikkeld, alhoewel de uitkomst grote overeenkomsten vertoont.

Ogen

Sokolowski: “Ogen worden voor hetzelfde doel geoptimaliseerd: de maximale opname van lichtsignalen en hun codering in de neurale signalen. Daarbij zijn ze gehouden aan de natuurkundewetten. De verschillen tussen diverse oogsoorten kunnen worden verklaard door de verschillende omstandigheden waaronder ze zijn ontwikkeld.”
Bij de ontwikkeling van een embryo worden veel verschillende strategieën gebruikt, maar die resulteren alle in een zeer nauwkeurig en reproduceerbaar ‘bouwplan’. Die strategieën zijn hoogstwaarschijnlijk voor bepaalde doelen (?; as) ontwikkeld, stelt het persbericht, maar het is zelden onmiddellijk duidelijk welk doel het optimaliseringsproces het meest beïnvloed heeft.
Sokolowski stelt dat we nu meer weten over hoe een embryo zich ontwikkelt, maar dat dat nog niet betekent dat daarmee een formule ‘voorhanden’ is die die ontwikkeling in goede banen leidt. “Dat is zoeken naar een naald in een hooiberg.

Twintig jaar

Al twintig jaar lang wordt onderzoek gedaan naar de functionering van het Gap-genennetwerk van fruitvliegjes in de ontwikkeling van hun embryo’s. Signaalmoleculen zorgen daarin voor de juiste plaatsbepaling, een gps-systeem maar met maar heel weinig satellieten.
De onderzoekers ontdekten in hun taaie speurwerk, bijvoorbeeld, dat er meer dan een optimale weg is naar de codering van de positie-informatie. Hoewel dat aantal slechts een klein deel is van alle mogelijke oplossingen binnen het kader van de natuurkundige wetten, vertonen de optimale oplossingen toch een opmerkelijke verscheidenheid.

Sokolowski: “Dat is geen nadeel, denken we, maar een voordeel. Dezelfde aangepastheid kan via vele denkbare evolutiewegen bereikt worden. De evolutie van de Drosophila ( Latijnse naam van fruitvliegje; as) volgt weliswaar een weg, maar dat er veel alternatieve routes zijn kan de ontwikkeling vergemakkelijkt hebben.”

Bron: idw-online.de