Foto: Zappys Technology Solutions
Stel: een groep praktische slimmeriken wordt naar een aarde-achtige planeet gestuurd. En stel dat, net als bij de Aarde, het leven op deze planeet is ontstaan in water en daaraan volledig is aangepast. Op de planeet is ook land aanwezig, maar daar leeft nog niets. De groep krijgt de opdracht om uit de aanwezige waterorganismen, leven op het land te construeren. Gaat ze dat lukken?
Land vormt een dramatisch andere omgeving dan water en daarom zijn vele ingrijpende aanpassingen nodig. Niet alleen aan individuele soorten: er moet ook een heel nieuw samenhangend ecosysteem worden gebouwd. Mensen zouden hun tanden hierop stukbijten. Maar het is slechts een van de vele radicale transities in de Aardse geschiedenis en toont het grote innovatievermogen van de natuur.
Een belangrijke uitdaging voor landleven is het voorkomen van uitdroging. Planten werden voorzien van een beschermende waslaag, maar die bemoeilijkt de uitwisseling van koolstofdioxide en zuurstof. De oplossing lag in huidmondjes, kleine poriën in de bladeren die zich kunnen openen en sluiten.
Rechtopstaande planten
Waterplanten ondervinden steun van het water in het eeuwige gevecht tegen de zwaartekracht. Deze ondersteuning moeten landplanten missen. De eerste soorten waren dan ook, net als mossen, laag-bij-de-grond. Om rechtopstaande planten te fabriceren, zijn wederom legio innovaties nodig.
Bij bomen bijvoorbeeld resulteerde dit in een flinke versteviging (hout) om de boom overeind te laten staan. Verder kwamen er bladeren in de top voor de voedselproductie en wortels in de grond om water en mineralen op te nemen. Transportsystemen vervoeren water en voedsel naar alle delen van de boom.
Ook dieren moesten vele aanpassingen ondergaan voordat ze geschikt waren om op het land te leven. Kieuwen maakten plaats voor longen om zuurstof uit de lucht te halen in plaats van uit het water. Water schermt aquatisch leven af van schadelijke ultraviolette (uv) straling, maar op het land ontberen organismen deze bescherming. De ontwikkeling van beschermende pigmenten leverde een alternatief op. Denk aan melanine, het pigment dat onze huid beschermt tegen de UV-straling en een bruine kleur geeft.
Omdat licht zich in water anders gedraagt dan in lucht, ondergingen ook de ogen de nodige aanpassingen. Mensen zijn zo goed aan het land aangepast dat ze onder water niet meer scherp kunnen zien. Ook was een alternatieve manier van voortbewegen nodig omdat zwemmen niet functioneert zonder water. Vinnen transformeerden naar stevige structuren om een lichaam te dragen en voort te bewegen. Poten zijn er nu in vele vormen: om mee te lopen, galopperen, springen en soms ook nog steeds om mee te zwemmen.
Voortplanting
Een andere brandende kwestie voor het leven op land is de voortplanting. Aquatisch leven loost eenvoudig de voortplantingscellen in het water. De zaadcellen zwemmen vervolgens ijverig naar de eicellen om die te bevruchten. In de lucht of op het land drogen de voortplantingscellen echter uit en kunnen de zaadcellen bij gebrek aan water niet naar de eicellen zwemmen.
De innovatie die het probleem oploste was interne bevruchting. Hierbij worden de zaadcellen direct in het vochtige vrouwelijke voortplantingssysteem gebracht en kunnen ze daar naar de eicellen zwemmen.
Dieren hebben voor dit bevruchtingssysteem een verbazingwekkende verscheidenheid aan anatomische aanpassingen ondergaan. Die varieert van geslachtsorganen in allerlei soorten en maten tot aantrekkelijke tierelantijnen om de andere sekse te verleiden. Om over het bijbehorende gedrag nog maar te zwijgen. Het zijn slechts een handjevol voorbeelden, maar duidelijk zal inmiddels zijn: seks is een van de vele succesvolle innovaties van de natuur.
Gepubliceerd in dagblad Trouw op 25 april 2017
Overzicht van alle columns