‘Het zal wel nog even duren voor men in staat is om uit een kip een tyrannosauriër te maken’

‘Het thema dinosarussen verkoopt zichzelf bij het grote publiek’, schrijft paleontoloog Koen Stein (VUB) naar aanleiding van zijn wetenschapscafé over de prehistorische reptielen. De mogelijkheid om dinosaurussen te klonen spreekt dan ook tot de verbeelding. ‘Veelbelovende ontwikkelingen in genmodificatietechnieken kunnen ons inzichten bieden in de evolutie die dino’s doormaakten.’

Dinosaurussen blijven het middel bij uitstek om bij jonge mensen interesse in natuurwetenschappen op te wekken. De indrukwekkende uitgestorven reptielen verwonderen jong en oud, een fenomeen waar de Jurassic Park franchise sinds 1993 op teert.

Het verklaart ook de succesvolle crowdfundingscampagnes voor dinoskeletten, zoals voor Plateosaurus ‘Ben’ in het het Museum voor Natuurwetenschappen en de media-aandacht wanneer een nieuwe dinosaurussoort wordt gepubliceerd. Het spreekt dus vanzelf dat ik als dinosaurus paleontoloog vaak overstelpt wordt met vragen zodra ik in sociale context vertoef. Eentje die vaak terugkomt: ‘Kan Jurassic Park al in het echt?’, meteen een goed aanknopingspunt voor een ‘wetenschapscafé’ over dinosaurussen.

Jurassic Park

Wie het originele verhaal van Michael Crichton nog niet heeft gelezen, of de verfilming door Spielberg uit 1993 nog niet heeft gezien: het is nooit te laat. De hoofdrolspelers zijn wetenschappers, waaronder twee paleontologen, die een amusementspark moeten inspecteren op veiligheid na een gruwelijk incident. De uitbater van het park, belust op geldgewin, lapt elke zin voor ethiek aan zijn laars en heeft met vele investeringen en een team van wetenschappers een techniek ontwikkeld om uitgestorven reptielen weer tot leven te wekken. Het inspectieteam is onder de indruk, maar sterk terughoudend vanwege de potentiële gevaren. Wanneer een corrupte medewerker van het park de boel saboteert, gaat het van kwaad naar erger en breken de dino’s uit. Wie er even bij stilstaat, begrijpt dat het verhaal een metafoor is voor de gevolgen van hoe wij mensen de natuurlijke rijkdommen agressief uitbuiten.

Het thema dinosaurussen verkoopt zichzelf bij het grote publiek. Nochtans houdt de paleontologie er een wat suffe reputatie op na. Niets is minder waar: vele actieve paleontologen doen zeer multidisciplinair onderzoek. Meer dan ooit wordt gekeken naar recente organismen om een beter inzicht te krijgen in de biologie, evolutie en diversiteit van uitgestorven soorten. Gebruik van databanken, minutieus opgebouwd sinds de jaren 70, maken studies naar biodiversiteit, populatiedynamiek en uitstervingspatronen mogelijk. Deze hebben dan weer hun weerslag op klimaatwetenschap en conservatiebiologie, terwijl klassieke vergelijkende anatomische studies de (dieren)geneeskunde vooruit helpen.

Wetenschappers gaan ook vaker in de botten zelf kijken. Sinds de jaren ’60 zijn we veel te weten gekomen over de groei en fysiologie van dinosaurussen en andere uitgestorven gewervelden. Door dunne plakjes van fossiele botten te snijden en dan te polijsten kan je uitstekend bewaarde weefselstructuren zien. De manier waarop de weefsels door een dier zijn gevormd en hersteld zegt iets over zijn leeftijd en hoe snel het gegroeid is. De weefsels en groeipatronen van dinosaurussen lijken veel meer op die van zoogdieren dan op die van andere reptielen. Een snelle groei dus, die alleen mogelijk is door een snelle stofwissel. Het toont, samen met de aanwezigheid van een verenkleed bij vele soorten dat dinosaurussen warmbloedig waren.

Maar hoe ver staan we nu juist van een Jurassic Park scenario? In 1966 vond het team van Roman Pawlicki aan de Universiteit van Krakow in Polen collageenvezels (dat is het meest voorkomende eiwit in bindweefsels zoals huid, tanden, bot etc.), gefossiliseerde botcellen en bloedvaten bewaard in dinosaurusbotten uit Mongolië. Enkele decennia later volgen de eerste bewijzen voor 70 miljoen jaar oud DNA en sinds 2005 maken Mary Schweitzer en haar team aan de North Carolina State University in Raleigh furore in de moleculaire paleontologie. Zij gebruiken voornamelijk kleurtechnieken met antilichamen en massaspectrometrie om bloedvaten en botcellen te identificeren in tientallen miljoenen jaren oude botten van allerlei uitgestorven vertebraten.

Zulke fossiele botcellen komen vaker voor dan je zou denken en ze bevatten vaak ook eiwitten en DNA. Helaas is het DNA zo beschadigd dat we er weinig tot geen informatie kunnen uithalen, maar de eiwitten blijken redelijk stabiel doorheen de tijd en hebben een meetbare structuur die men kan vergelijken met die van recente organismen. De cellen en hun inhoud zijn het best bewaard in zuurstofrijke omgevingen, zoals bijvoorbeeld zandsteen. Hoewel de spieren aan de buitenkant snel zullen verdwijnen, vinden er door de aanwezigheid van zuurstof binnenin de botten chemische reacties plaats die de eiwitten beter bestand maken tegen water en bacteriën, waardoor ze honderden miljoenen jaren ongeschonden kunnen blijven. De betekenis van moleculaire paleontologie is dus tweeledig: enerzijds helpt ze ons beter begrijpen hoe botten juist fossiliseren, anderzijds opent ze een wereld van mogelijkheden voor evolutionaire studies.

Evolutie

Evolutie blijft het belangrijkste aspect van de paleontologie. De nauwgezette observatie van de natuur en de studie van verschillende fossielen door Charles Darwin brachten hem ertoe zijn werk ‘On the Origin of Species’ te publiceren. Ook na Darwin bleven en blijven sleutelfossielen belangrijke tussenstappen in evolutielijnen illustreren. Een voorbeeld is Archaeopteryx. Het eerste exemplaar demonstreerde bij zijn ontdekking de overgang tussen reptielen (dinosaurussen) en vogels. Ondertussen kennen we vele zulke ‘dino-vogels’, en hebben we een goed overzicht van de morfologische veranderingen in de Theropoda, een groep van hoofdzakelijk vleesetende dinosauriërs, die sinds 200 miljoen jaar geleden hebben geleid tot moderne vogels. De kip is dus, net zoals alle andere vogels, een dinosaurus.

Dit is wat John ‘Jack’ Horner, Amerikaans paleontoloog en wetenschappelijk adviseur van Spielberg’s Jurassic Park, nodig had om de mechanismen achter evolutieprocessen uit te leggen aan het grote publiek. Zijn idee om een kip er weer als een dinosaurus te doen uitzien, het ‘chickenosaurus’ project, klinkt nogal lachwekkend, maar er is nog steeds een groot deel van de bevolking in de VS en andere delen van de wereld dat biologische evolutie niet aanvaardt, ondanks de overdonderende bewijslast door fossielen en resultaten in de ontwikkelingsbiologie.

In vroege ontwikkelingsstadia van het embryo vertonen vogels nog steeds de primitieve kenmerken van hun voorouders, zoals bijvoorbeeld een hand met duidelijke vingers en een relatief lange staart. In latere stadia vergroeien de botjes, of worden ze geresorbeerd en krijg je de typische vogelkenmerken. Door de moleculaire biologie achter deze processen te doorgronden, kan men ze onderbreken en voorouderlijke kenmerken tot uiting laten komen in een volwassen exemplaar. De chickenosaurus blijft genetisch gezien dan wel een kip, maar voor Horner is het in ieder geval een ideale manier om kinderen, die van nature een grotere interesse hebben in dino’s dan volwassenen, te onderwijzen in evolutie en ontwikkelingsbiologie. Blijvende veranderingen in het DNA van de chickenosaurus zou in de toekomst weleens mogelijk worden door veelbelovende ontwikkelingen in genmodificatietechnieken zoals CRISPR-cas9.

Deze techniek laat toe om direct in de genetische code te knippen, en ze heel gericht te veranderen. Eos-magazine besteedde in augustus 2018 een artikel aan de hoopvolle onderzoeksrichtingen voor ziektebestrijding in plant, mens en dier, maar ook de potentiële gevolgen van CRISPR-cas9 en de beslissing van het Europese Hof voor Justitie om de techniek sterk te reguleren. Regulatie en blijvende reflectie is zeker nodig gezien de verpletterende verantwoordelijkheid die komt kijken bij hardhandige ingrepen in de code van het leven. Dezelfde verantwoordelijkheid die de oprichters van Jurassic Park en Jurassic World telkens weer is ontgaan. Het zal echter wel nog even duren voor men in staat is om uit een kip een tyrannosauriër te maken, dus voorlopig hoeft u geen angst te hebben voor een uitbraak van moordzuchtige dinosaurussen of andere monsters.