De venusvliegenval herbedraadde bestaande genen om vlees te kunnen eten.
Pascal Goetgheluck/Minden Pictures
Hoe ontwikkelt een plant een smaak voor vlees? In het toneelstuk Little Shop of Horrors is een druppel mensenbloed voldoende. Maar in het echte leven, is er veel meer voor nodig. Een studie van drie nauw verwante vleesetende planten suggereert dat een handige genetische shuffling hen heeft geholpen om eiwitrijke maaltijden te vangen en te verteren.
Carnivore planten hebben veel slinkse manieren ontwikkeld om een prooi te vangen. Zo gebruiken bekerplanten “valstrikken” die enzymen bevatten om verdwaalde insecten te verteren. Andere – waaronder de nauw verwante Venusvliegenval (Dionaea muscipula), de waterradplant (Aldrovanda vesiculosa), en de zonnedauw (Drosera spatulata) – gebruiken bewegende vallen. De zonnedauw rolt zijn kleverige landingsmat op wanneer muggen worden gevangen. En de Venus vliegenval maakt gebruik van gemodificeerde bladeren, of pads, die dichtklappen wanneer een insect landt – maar alleen nadat de pads meerdere aanrakingen op hun triggerende haren hebben waargenomen.
Om uit te vinden hoe deze vallen zijn geëvolueerd, hebben onderzoekers onder leiding van computationeel evolutiebioloog Jörg Schultz en plantenbioloog Rainer Hedrich, beiden van de Universiteit van Würzburg, de genomen van de zonnedauw, het waterrad en de Venus vliegenval, die allemaal nauw verwant zijn, gesequenced. Vervolgens vergeleken zij hun genomen met die van negen andere planten, waaronder een vleesetende bekerplant en niet-carnivore bieten- en papajaplanten.
Zij ontdekten dat de sleutel tot de evolutie van vleeseten in dit deel van het plantenrijk de verdubbeling van het volledige genoom was in een gemeenschappelijke voorouder die ongeveer 60 miljoen jaar geleden leefde, zo meldt het team vandaag in Current Biology. Door die verdubbeling kwamen kopieën vrij van genen die ooit in wortels, bladeren en zintuiglijke systemen werden gebruikt om prooien op te sporen en te verteren. Vleesetende planten hergebruikten bijvoorbeeld kopieën van genen die wortels helpen voedingsstoffen op te nemen, om de voedingsstoffen in verteerde prooien op te nemen. “Dat wortelgenen tot uitdrukking komen in de bladeren van vleesetende planten is absoluut fascinerend,” zegt Kenneth Cameron, een botanicus aan de Universiteit van Wisconsin in Madison.
Hedrich en zijn collega’s concluderen dat vleesetende planten eenmaal zijn geëvolueerd in de voorouder van de drie soorten en, onafhankelijk daarvan, in de bekerplant. Als deze twee nieuwe oorsprongen worden opgeteld bij andere die al zijn gedocumenteerd, concluderen de onderzoekers dat vlees eten ten minste zes keer is geëvolueerd.
“De kracht is de vergelijkende analyse,” zegt Maria Logacheva, een plantwetenschapper aan het Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie, die niet betrokken was bij het werk. “Het laat mooi zien hoe de nieuwe eigenschappen ontstaan.”
Victor Albert, een plantenevolutiebioloog aan de University at Buffalo, zegt echter dat het team van Hedrich niet genoeg gegevens heeft om de twee nieuwe oorsprongen te ondersteunen, vooral omdat sommige genen die essentieel zijn voor predatie al bestonden in een eerdere voorouder die de kruikplanten en de drie nieuw gesequenteerde planten gemeen hebben. Zijn team is bezig met het sequencen van twee extra zonnedauwsoorten om te helpen verduidelijken wat er is gebeurd.
Maar Luis Herrera-Estrella, een plantengenomicus aan de Texas Tech University, is blij te weten over de nieuwe genen die nu in verband worden gebracht met vleesetende planten. Hij en anderen kunnen bestuderen hoe genen werden herbedraad om vlees eten mogelijk te maken. Het lijkt er inderdaad op, zegt Hedrich, dat de meeste planten al over veel van de benodigde genen beschikken. “De weg naar carnivoor lijkt open te liggen voor alle planten.”