Evolutie van placenta wordt gestuurd door predatoren

Het internationale team van wetenschappers bestudeerde natuurlijke populaties van de levendbarende en placentale zoetwatervis Poeciliopsis retropinna in Costa Rica en publiceerde de resultaten in het tijdschrift Ecology Letters. Zij tonen aan dat vissen die met predatoren samenleven een hoger ‘niveau van placentatie’ en een lagere reproductieve last dragen gedurende de zwangerschap. Het niveau van placentatie is een maat voor de complexiteit van de placenta. Er waren geen verschillen in andere omgevingsfactoren tussen populaties met en zonder predatoren, wat erop duidt dat predatiedruk verantwoordelijk is voor de waargenomen verschillen in de hoogte van het placentaniveau.

Voordeel door aanpassingen

“Wat onze resultaten extra overtuigend maakt is dat we verschillende predatorgemeenschappen bestudeerden en we telkens eenzelfde toename in niveau van placentatie vonden, ongeacht het type predator of de combinatie van predatoren”, legt promovendus en eerste auteur van het artikel, Andres Hagmayer uit. “Dit suggereert dat een toename in placentatie een selectief voordeel biedt aan vrouwtjes in milieus die gekenmerkt worden door een hoog predatierisico”.

Deze studie levert hiermee het tot nu toe meest overtuigende bewijs voor een adaptatievoordeel in de evolutie van een placenta bij vissen. “Het is goed mogelijk dat eenzelfde voordeel een rol speelt tijdens de evolutie van placenta’s in andere diergroepen,” suggereert Pollux. “Daarnaast draagt onze studie bij aan een beter inzicht in de ecologie-gedreven evolutie van complexe organen in het algemeen.”

Milieu waarin vrouwtjes vooral snel moeten zijn

In een eerder artikel, stelden Pollux en collega’s dat de evolutie van een placenta gepaard gaat met een tijdelijke verschuiving in de levering van nutriënten door de moeder aan het embryo van vóór de bevruchting (in niet-placentale levendbarende soorten) tot na de bevruchting gedurende de zwangerschap (in placentale soorten). “Dit zou moeten leiden tot een lagere reproductieve last voor de moeder en mogelijk een verbeterd zwemvermogen tijdens de zwangerschap”, legt Hagmayer uit: “Als dit klopt dan zou de placenta moeten ontstaan in zogenaamde ‘prestatie-vergende leefomgevingen’, waar vrouwtjes snel moeten kunnen zwemmen om te overleven, zoals in milieus met een hoog risico om opgegeten te worden door predatoren”, zegt Hagmayer.

Placentavissen in Costa Ricaanse riviertjes

Om deze evolutionaire hypothese te toetsen bestudeerden de onderzoekers 28 populaties van de placentale vissoort Poeciliopsis retropinna, die leeft in kleine riviertjes in Costa Rica en ter plaatse bekend staat als de Olomina. In ongeveer de helft van deze populaties waren grote predatoren aanwezig die de placentale vis aten, de andere helft van de populaties was vrij van predatoren. De wetenschappers verzamelden vrouwtjes van deze populaties om het niveau van placentatie te kwantificeren. “Dit bleek moeilijker dan aanvankelijk gedacht”, zegt Andrew Furness van de Universiteit van Hull (Verenigd Koninkrijk) en co-auteur op het artikel. “Deze vissen waren erg moeilijk te vangen en we moesten verschillende methoden bedenken om ze te bemachtigen, waaronder ze ’s nachts te verzamelen als ze lagen te slapen”.

Het raadsel van de placenta

De placenta is een zeer complex en tijdelijk orgaan dat een cruciale rol speelt tijdens de embryonale ontwikkeling. Het orgaan levert zuurstof en voedingsstoffen aan de ongeboren baby en verwijdert afvalstoffen uit de bloedbaan. Placenta’s zijn verschillende keren in het dierenrijk ontstaan – ze komen niet alleen in zoogdieren voor, maar ook in reptielen, amfibieën en vissen. “Echter waarom de placenta ontstaat, en continu in complexiteit toeneemt, was tot nog toe een raadsel”, zegt universitair docent Bart Pollux.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) middels een VIDI-beurs toegekend aan Bart Pollux.