je leest en hoort het de hele tijd— “Dit is een oude, miljoen jaar oude soort, “of,” dit dier bestaat al honderdduizenden jaren.”Maar hoe weten wetenschappers echt hoe oud deze soorten zijn? Het is niet zo dat ze een tijdmachine kunnen gebruiken om te zien-nog niet tenminste. Maar de moleculaire klok kan helpen om een schatting te maken.

Het is geen magie. Het is niet eens een willekeurige gok. Het is eigenlijk gewoon een wiskundig probleem. Wetenschappers doen een paar metingen en stoppen de getallen in een vergelijking om een schatting van de leeftijd van een soort te krijgen. Deze techniek wordt de moleculaire klok genoemd, en het werd bedacht door wetenschappers Linus Pauling en Emile Zuckerkandl in 1962.

Hoe werkt de moleculaire klok?

Het meten van de leeftijd van een soort met de moleculaire klok techniek vereist slechts twee eenvoudige dingen: een schatting van het aantal genetische mutaties tussen een soort en zijn naaste verwant en de gemiddelde genetische mutatiesnelheid (d.w.z., hoeveel mutaties verschijnen in een populatie in een bepaald tijdsbestek, zoals 5 mutaties per jaar).

om te laten zien hoe dit werkt, nemen we een eenvoudig hypothetisch voorbeeld. Laten we doen alsof we taxonomisten zijn—biologen die bestuderen hoe organismen met elkaar verwant zijn. We krijgen de taak om uit te zoeken hoe verschillende kalkoenen aan elkaar verwant zijn, en er zijn twee soorten—de Ocellated Turkey (Meleagris ocellata) en de Wild Turkey (Meleagris gallopavo).

laten we zeggen dat we het DNA van de twee soorten analyseren en vinden dat er 5.000 mutaties zijn die verschillen tussen hen. We kennen ook de mutatiesnelheid: de soort zal 1.000 nieuwe mutaties per miljoen jaar vertonen, of 0,001 mutatie/jaar. Als we het aantal mutaties delen door de mutatiesnelheid (5.000 mutaties ÷ 0.001 mutatie/jaar), komen we erachter dat deze twee kalkoensoorten ongeveer 5 miljoen jaar oud zijn. Ta da!

Deze aanpak komt echter niet zonder beperkingen. Je moet aannemen dat de genen in hetzelfde tempo muteren. Als de genen door perioden gaan waarin ze heel snel veranderen en dan helemaal niet veranderen, dan is het alsof je een maatstaf hebt met willekeurige teken erop. Je kunt het niet meer gebruiken om afstand (of tijd) te meten.

vanwege deze beperking (en andere), is er eigenlijk veel wetenschap en wiskunde die zich afspeelt achter de schermen van veel van deze berekeningen. Maar in wezen is het het meten van het verstrijken van de tijd door het mutatiepercentage als maatstaf te gebruiken.

hoe gebruiken wetenschappers de moleculaire klok?

De moleculaire klok meet in principe de tijd sinds twee soorten van elkaar zijn afgeweken. Uiteraard zou dit echt nuttige informatie zijn voor iemand die een stamboom voor verwante soorten samenstelt (een fylogenetische boom genoemd), maar wetenschappers kunnen deze informatie gebruiken voor meer dan alleen het plannen van echt epische familiereünies.

fylogenetische bomen helpen ons de wereld te begrijpen. We kunnen zien welke soorten verwant zijn en hoe nauw, en we kunnen deze informatie gebruiken voor instandhoudingsmaatregelen. Sommige wetenschappers hebben bijvoorbeeld voorgesteld om wolige mammoeten (Mammuthus primigenius) terug te brengen met behulp van olifanten. Indische olifanten (Elephas maximus) zijn de meest levende soorten van de wooly mammoet, hebben zich ongeveer 7 miljoen jaar geleden van elkaar afgesplitst. Door het gebruik van soortgelijke, niet-bedreigde soorten in het behoud inspanningen voor zaken als het grootbrengen van nakomelingen, de kansen op succes zijn sterk verhoogd.

geloof het of niet, moleculaire klokken zijn ook nuttig in forensische en epidemiologie! Wetenschappers hebben met succes de moleculaire klok methode gebruikt om te bewijzen dat een persoon een andere persoon besmet met een ziekte, zoals het geval van deze Spaanse anesthesist die besmet honderden patiënten met hepatitis C. wetenschappers gebruiken ook de moleculaire klok techniek om evoluerende pathogenen zoals het Zika virus of Mycobacterium tuberculose volgen.

de moleculaire klok – verlaat het huis niet zonder!

De moleculaire klok is een onschatbaar hulpmiddel gebleken in de gereedschapskist van een evolutionair bioloog. Zonder dat, zouden we geen compleet beeld hebben van de natuurlijke geschiedenis van onze wereld. Voor veel organismen die niet goed fossielen, zoals kwallen of bacteriën, is het de enige techniek die wetenschappers kunnen gebruiken om de soort te dateren.