Zoals beschreven in het vorige hoofdstuk[1], hebben virussen een soortspecifieke vernietigende uitwerking, maar er bestaat een verschil tussen een virus dat ziekten veroorzaakt bij een bepaalde soort en een virus dat op doorslaggevende wijze bijdraagt aan het uitsterven van diezelfde soort.
In dit hoofdstuk zullen we daarom proberen om de volgende vraag te beantwoorden: Bestaan er gedocumenteerde gevallen van ziekteverwekkers in het algemeen, en virussen in het bijzonder, die in belangrijke mate hebben bijgedragen aan het uitsterven van een bepaalde soort?
1/ Door virussen veroorzaakte extincties in het verleden
Laten we beginnen met de eerder beschreven[2] massa-extinctie op de Krijt - Paleogeengrens, die zo'n 66 miljoen jaar geleden plaatsvond. Deze extinctie is de meest recente en de meest gedocumenteerde van de vijf grote massa-extincties.
Infectieziekten worden beschouwd als een van de belangrijkste oorzaken van de uitroeiing van sommige taxa tijdens de Krijt - Paleogeen-extinctie, terwijl andere taxa gespaard bleven. Deze soortspecifieke ziekteverwekkers bestaan uit schimmels[3] [4], bacteriën[5] en natuurlijk virussen[6].
Het lijkt erop dat er bij de Krijt - Paleogeen-extinctie virale ziekten betrokken waren, die hebben bijgedragen aan de grootschalige uitsterving:
Tijdens de Krijt - Paleogeen-extinctie bijvoorbeeld vond de uitroeiing niet onmiddellijk plaats, maar volgde een patroon dat duidt op een zich verspreidende besmetting. Poinard baseerde zijn bevindingen op ziekteverwekkers die in in barnsteen ingesloten insecten werden aangetroffen. Hij concludeerde dat het uitsterven van de dinosauriërs te wijten was aan "de cumulatieve, cascade-effecten van vele ziekten."Voorts beschreef Poinard hoe ziekteverwekkers de dinosauriërs uitroeiden, evenals talloze andere soorten uit het Krijt:
door insecten overgebrachte schimmel- en virale ziekten speelden een cruciale rol bij de bepaling welke planten leefden en stierven ten tijde van het Krijt.[7]
Volgens Poinard infecteerden door insecten overgebrachte virussen planten, die op hun beurt de dinosauriërs infecteerden:
Aangezien bestaande bladluizen ongeveer 50% van de door insecten overgebrachte plantenvirussen bij zich dragen, waren zij misschien verantwoordelijk voor het snelle verloop van plantenstammen gedurende het late Krijt.[8]De Krijt - Paleogeen-gebeurtenis blijkt niet de enige massa-extinctie te zijn die gekenmerkt werd door de destructieve uitwerking van virussen. De komeetgebeurtenis die het Jongere Dryas 12.900 jaar geleden inluidde, roeide de meeste wolharige mammoeten uit[9], maar liet op Wrangel Island[10] overlevende mammoeten ongemoeid. Deze overleefden tot ca. 4.200 geleden[11].
© CC BY-SA 3.0Locatie van Wrangel Island
Hier laten we zien dat het genoom van een mammoet op Wrangel Island veel vermeende schadelijke mutaties bevatte waarvan voorspeld werd dat deze verscheidene gedrags- en ontwikkelingsstoornissen zouden veroorzaken. Herconstructie en functionele typering van verschillende genen van de mammoet van Wrangel Island met vermeende schadelijke vernieuwingen, stelde zowel 'loss'- als 'gain of function'-mutaties in genen vast [...] Deze gegevens suggereren dat ten minste één mammoet van Wrangel Island nadelige gevolgen kan hebben ondervonden van de verminderde populatiegrootte en isolatie.[12]Momenteel worden de mutaties die bij de mammoeten van Wrangel Island werden aangetroffen, toegeschreven aan de schaarse populatie en de daaropvolgende inteelt. Inteelt veroorzaakt echter niet per se genetische afwijkingen, maar verhoogt alleen het risico op recessieve genafwijkingen[13].
Belangrijker is dat de wolharige mammoeten van Wrangel Island 'gain of function'-mutaties vertoonden, wat moeilijk te verklaren is door een inteeltproces, maar, zoals later bleek[14], gemakkelijk kan worden opgewekt door virussen.
Volgens Ross McPhee, senior conservator van het American Museum of Natural History, werd de ondergang van de mammoet van Wrangler Island inderdaad veroorzaakt door een virale epidemie[15]:
Na het lezen van een artikel in een tijdschrift over de uitbraak van het ebolavirus, schoot MacPhee een plotseling inzicht te binnen: het enige dat in staat was om uitstervingen van dit type [Wranglel Island] en deze omvang te veroorzaken, was een zeer dodelijke infectieziekte.[16]Toevallig of niet, het door een komeet veroorzaakte Jonge Dryas-stadiaal viel samen met de verschijning van het dodelijkste virus voor mensen: de pokken:
Pokken (Variola major & minor) is een epidemische ziekte die wordt veroorzaakt door een virus dat de mensheid duizenden jaren lang teisterde. Het was zelfs de eerste en enige ziekte die ooit opzettelijk werd uitgeroeid. Historici speculeren dat de ziekte rond 10.000 jaar v.Chr. [12.000 jaar geleden] opdook in de landbouwnederzettingen van noordoost-Afrika[17]Alleen al in de 20e eeuw hebben pokken naar schatting aan 500 miljoen mensen het leven gekost[18]. Maar naast de dodelijkheid brachten pokken de overlevende dragers een aantal voordelen (gain-of-functions), bijvoorbeeld een natuurlijke immuniteit tegen het HIV-virus[19].
Zelfs mensachtigen lijken te zijn getroffen door het door virussen veroorzaakte uitsterven. De Neanderthaler stierf ca. 28.000 jaar geleden uit[20] na minstens 100.000 jaar[21] van succesvolle aanpassing. Het patroon van hun uitsterven suggereert dat dit, tenminste gedeeltelijk, werd veroorzaakt door virusziekten:
We onderzochten of de evolutionaire geschiedenis van AMH's en de Neanderthalers overeenkomt met de tijd en plaats van oorsprong en evolutie van enkele van de virale ziekteverwekkers die een rol zouden kunnen hebben gespeeld bij het uitsterven van de Neanderthalers.[22]Hierbij wordt erop gewezen dat de Krijt - Paleogeen-extinctie, het uitsterven van de Neanderthalers en het uitsterven van de wolharige mammoeten van Wrangler duizenden, zo niet miljoenen, jaren geleden plaatsvond en dat het soorten betrof die nu uitgestorven zijn.
Dus, ondanks verschillende indirecte bewijzen die suggereren dat deze uitstervingen door virussen werden veroorzaakt, is er geen sprake van hard bewijs. Daarvoor moeten er deugdelijke autopsies worden uitgevoerd, maar in de meeste gevallen zijn er geen lijken maar alleen fossielen voorhanden. De uitzondering hierop wordt gevormd door de wolharige mammoet en de duizenden ingevroren kadavers. Tot nu toe werd er echter geen autopsie op virussen uitgevoerd[23].
Er bestaan echter wel een aantal gedocumenteerde en recente door virussen veroorzaakte uitstervingen.
2/ Recente door virussen veroorzaakte extinctie
Dat virussen een rol spelen bij sommige uitstervingen werd herhaaldelijk bevestigd door observatie van hedendaagse extincties. Infectieziekten veroorzaken bijvoorbeeld het voortdurende uitsterven van sommige ernstig bedreigde amfibieën:
[...] amfibieën maken 30% uit van de ernstig bedreigde dieren en omvatten ook zo'n 75% van de ernstig bedreigde soorten die door ziekte worden bedreigd. Hoewel ranavirusinfecties, trematode-infecties en verschillende andere pathogene bedreigingen werden voorgesteld als de drijvende kracht achter bepaalde gevallen van achteruitgang, is het agens dat vermoedelijk het meest bijdraagt aan de bedreiging van amfibieën Batrachochytrium dendrobatidis, dat voor het eerst werd geïdentificeerd in de jaren 1990 als de oorzaak van een dodelijke chytridiomycose.[24]Amfibieën vormen geen geïsoleerd voorbeeld, hetzelfde geldt namelijk voor het uitsterven van 18 hedendaagse vogelsoorten:
18 voorbeelden van het uitsterven en verdwijnen van vogels die op zijn minst gedeeltelijk worden toegeschreven aan infectieziekten. [Warner stelde voor dat deze verliezen te wijten waren aan panzoötie, dat veroorzaakt werd door de onbedoelde introductie van Culex quinquefasciatus, een vector van aviaire malaria (Plasmodium relictum). Een ander dodelijk agens, dat vermoedelijk ook werd geïntroduceerd, waren vogelpokken (Poxvirus avium).[25]Ook zoogdieren worden getroffen; zo stierf de endemische rattensoort van Christmaseiland bijvoorbeeld uit als gevolg van een infectieziekte:
De rat op Christmaseiland rat stierf volledig uit, terwijl zijn genetische aanleg in geen enkele vorm is blijven voortbestaan. Genetisch bewijs van het knaagdier-specifieke trypanosoom Trypanosoma lewisi werd gevonden in monsters van de echte zwarte rat en de rat van Christmaseiland. In monsters van de bulldograt, die alle voor 1899 waren verzameld, kon geen bewijs van trypanosoominfectie worden gevonden. De ontdekking van trypanosomen correleert dus met de komst van invasieve zwarte ratten en het daaropvolgende uitsterven van de inheemse rattensoort op Christmaseiland (alleen inferentieel in het geval van de bulldograt).[26]
De uitgestorven endemische rat van Christmaseiland (Rattus macleari)
Infectieziekten, vooral virulente infectieziekten, worden algemeen beschouwd als een oorzaak van fluctuatie of achteruitgang van biologische populaties. Toch worden deze ziekten over het algemeen niet beschouwd als een primaire factor bij het daadwerkelijk bedreigen of uitsterven van soorten. We bespreken hier de bekende historische voorbeelden waarin ziekte een belangrijke schadelijke invloed heeft gehad, of verondersteld wordt te hebben gehad, op diersoorten, inclusief hun uitsterven, en belichten enkele recente gevallen waarin ziekte de hoofdverdachte vormt van het regelrechte gevaar voor bepaalde soorten. We concluderen dat de rol van ziekte in historische extincties op populatie- of soortniveau onderschat kan zijn.[27]Tegenwoordig staan infectieziekten wereldwijd officieel in de top vijf van oorzaken van het uitsterven van soorten[28].
3/ Zijn virussen veroorzakers van extincties in heden en verleden?
De veronderstelde betrokkenheid van virussen bij het uitsterven van soorten in het verleden zoals de mammoeten van Wrangler, de Neanderthalers of de Krijt - Paleogeen-gebeurtenis, in combinatie met de waarneming van recente extincties als gevolg van virussen bij amfibieën, vogels en zoogdieren, hebben ertoe geleid dat sommige onderzoekers denken dat virale infecties eveneens aan de basis hebben gestaan van andere extincties in het verleden die zijn vastgelegd in fossielen:
In 1981 suggereerde ik dat de plotselinge, individuele verdwijning van een gevestigde soort het gevolg zou kunnen zijn van virale activiteit [...] het uitsterven verloopt meestal snel (d.w.z., geologisch gezien onmiddellijk) en synchroon over uitgestrekte gebieden; en de sympatrische[29] soorten worden niet getroffen.[30]De gedachte uit het bovenstaande citaat, dat virale ziekten een bijdrage kunnen leveren aan het uitsterven van bepaalde soorten, of zelfs de enige oorzaak kunnen zijn, werd in 1995 geopperd maar is niet nieuw. Al meer dan drie eeuwen geleden werd dit bedacht ter verklaring van de uitstrerving van het Ierse reuzenhert[31]:
Waardoor [het Ierse reuzenhert], dat vroeger zo gewoon en talrijk was in dit land, nu volledig verloren en uitgestorven zou zijn, verdient onze Overweging [Ondanks geaccepteerde verklaringen,] lijkt het mij waarschijnlijker, dat deze Diersoort hier is uitgestorven door een bepaalde slechte Luchtgesteldheid in enkele van de voorgaande Seizoenen, die al lang na de Zondvloed hebben plaatsgevonden, wat een Epidemische Ziekte veroorzaakt zou kunnen hebben; als we het zo mogen noemen, of Pestilential Murren, in het bijzonder om dit soort Schepsels aan te tasten, zodat ineens grote aantallen van hen werden uitgeroeid, zo niet de hele soort.[32]
© ImgurIers reuzenhert (Megaloceros giganteus) reconstructie
Om de paar miljoen jaar vindt er een massa-extinctie plaats - het verdwijnen van een aantal taxa, blijkbaar veroorzaakt door een of andere verstoring van de omgevingsfactoren. Deze gebeurtenissen worden door stratigrafen gebruikt om de geologische tijd in te delen. Tussen de massa-extincties in bevinden zich de achtergrond-extincties, het individueel uitsterven van gevestigde soorten, terwijl de sympatrische soorten geen tekenen van verstoring vertonen. Er wordt verondersteld dat achtergrond-extincties worden veroorzaakt door gastheerspecifieke virale werking. Verder wordt verondersteld dat achtergrond-uitstervingen een fundamenteel onderdeel uitmaken van het evolutieproces.[33]De gastheerspecifieke virale werking die in het bovenstaande citaat wordt belicht, zou de twee schijnbaar tegengestelde aspecten van massa-extincties met elkaar verzoenen en verklaren: aan de ene kant het uitsterven van soortspecifieke soorten, dat spoedig gevolgd wordt door, aan de andere kant, het plotseling verschijnen van nieuwe soorten.
Deze tweeledige en fundamentele rol van virussen maakt deze alomtegenwoordig, tegelijkertijd scheppend en vernietigend, bijdragend aan massa-extinctie door welig tierende ziekten en eveneens bijdragend aan genetische "upgrades," die leiden tot het ontstaan van nieuwe en meer complexe soorten.
Vanuit dit perspectief lijken virussen de belangrijkste motor te vormen van een intelligente evolutie die gericht is op toenemende complexiteit[34]. Net als de meester in de parabel van de talenten, dragen virussen bij aan de uitroeiing van sommige "verouderde" soorten en "belonen" de "waardevolle" soorten met een evolutionaire sprong.
De parabel van de talenten op het glas-in-lood in de kerk van St Mary Abbot in Kensington High Street.
[1] Hoofdstuk 10 "Soortspecifieke uitroeiing of verbetering"
[2] Zie Deel I: "Kometen en Massa-Extincties" en Deel II, hoofdstuk "De Krijt - Paleogeengrens"
[3] Casadevall, A (2012) "Fungi and the Rise of Mammals" PLoS Pathog 8(8): e1002808
[4] Lips K. R. (2016) "Overview of chytrid emergence and impacts on amphibians". Philosophical transactions of the Royal Society of London 371(1709), 20150465
[5] Poinar, G. & Poinar, R. (2007) "What Bugged the Dinosaurs? Insects, Disease, and Death in the Cretaceous" Princeton University Press
[6] Emiliani C. (1993) "Extinction and viruses" Bio Systems, 31(2-3), 155 - 159
[7] George Poinar, Roberta Poinar. (2008) "What Bugged the Dinosaurs?: Insects, Disease, and Death in the Cretaceous" Princeton University Press
[8] Ibid
[9] Pierre Lescaudron (2021). "Cometary Encounters", Red Pill Press. Part I "The Flash-frozen Mammoths"
[10] Arctisch eiland in de Oost-Siberische Zee
[11] Vartanyan, S.L. et al. (1995). "Radiocarbon Dating Evidence for Mammoths on Wrangel Island, Arctic Ocean, until 2000 BC". Radiocarbon. 37 (1): 1 - 6.
[12] Erin Fry et al. (2020). "Functional Architecture of Deleterious Genetic Variants in the Genome of a Wrangel Island Mammoth", Genome Biology and Evolution, Volume 12, Issue 3, March, Pages 48 - 58
[13] Nabulsi MM. et al. (2003) "Parental consanguinity and congenital heart malformations in a developing country" American Journal of Medical Genetics Part A. 116A (4): 342 - 7
[14] Zie hoofdstuk "Gunstige virussen"
[15] MacPhee, R. D. E.; Marx, P. A. (1997) "The 40,000-Year Plague: Humans, Hyperdisease, and First-Contact Extinctions" Natural and human induced change in Madagascar ; 169-217
[16] Robert Payo (2009) "What Killed the Mammoths? Ross MacPhee Looks for Answers" Ohio State University
[17] Amanda Laoupi (2016) "Fires from Heaven. Comets and diseases in circum-Mediterranean Disaster Myths" Centre for the Assessment of Natural Hazards & Proactive Planning - NTUA
[18] David A. Koplow (2003) "Smallpox — The Fight to Eradicate a Global Scourge" Berkeley University of California Press
[19] Alison P. Galvani (2003) "Evaluating plague and smallpox as historical selective pressures for the CCR5-Δ32 HIV-resistance allele" Proceedings of the National Academy of Sciences
[20] Delson, E. Harvati, K. (2006) "Return of the last Neanderthal" Nature 443, 762 - 763
[21] Klein, R. (1983) "What Do We Know About Neanderthals and Cro-Magnon Man?". Anthropology 52 (3): 386 - 392
[22] Wolff, H. et al. (2010) "Did viral disease of humans wipe out the Neandertals?" Medical hypotheses 75(1), 99 - 105
[23] Tia Ghose (2014) "Can the Long-Extinct Woolly Mammoth Be Cloned?" Livescience
[24] Ross D. E. et al. (2013) "Infectious Disease, Endangerment, and Extinction" International Journal of Evolutionary Biology
[25] Ibid
[26] Ibid
[27] Macphee, R. et al. (2013) "Infectious Disease, Endangerment, and Extinction" International journal of evolutionary biology 571939
[28] Smith KF. et al. (2006) "Evidence for the role of infectious disease in species extinction and endangerment" Conserv. Biol. 20(5):1349-57
[29] "Sympatrisch" staat voor levend in hetzelfde geografische gebied
[30] Emiliani, C. (1995) "Evolution--a composite model" Evolutionary Theory Vol.10 No.6 299-303
[31] Een van de grootste herten die ooit heeft geleefd. Het verspreidingsgebied strekte zich uit van Ierland tot Siberië. De meest recente overblijfselen werden gedateerd op 7.700 jaar geleden
Zie: Stuart, A.J. et al. (2004). "Pleistocene to Holocene extinction dynamics in giant deer and woolly mammoth" Nature 431 (7009): 684 - 689
[32] Quigley, K. (2017). "Boggy Geography and an Irish Moose: Thomas Molyneux's New World Neighborhood" The Eighteenth Century, 58(4), 385-406
[33] Emiliani C. (1993) "Extinction and viruses" Biosystems;31(2-3):155-9
[34] In deze context staat "Complexiteit" voor "informatieverwerkingscapaciteit," zoals uitgelegd in Deel V & Deel VI
Commentaar: Lees ook:
Massa-Extincties, Evolutionaire Sprongen en Virale Informatie