Internationale onderzoekers hebben de meest complete evolutionaire stamboom van schimmels gereconstrueerd en ontdekten dat hun afstamming veel ouder is dan eerder werd aangenomen.
Decennialang werd de geschiedenis van het leven op aarde verteld vanaf het begin van de planten: die groene pioniers die de continenten koloniseerden en aanleiding gaven tot de ecosystemen die we vandaag kennen. Maar nieuw onderzoek, gepubliceerd in Nature Ecology & Evolution, heeft die chronologie nu op zijn kop gezet. Volgens een internationaal team van wetenschappers zijn schimmels bijna een miljard jaar geleden ontstaan en gediversifieerd, lang voordat de eerste bomen of varens bestonden.
Deze ontdekking verandert niet alleen de data: ze herschrijft de rol die schimmels hebben gespeeld in het ontstaan van het leven op aarde. De onderzoekers suggereren dat deze organismen niet op planten hebben gewacht om uit het water te komen, maar dat ze dat eerder hebben gedaan, samen met microscopisch kleine algen. Samen zouden ze de eerste bodems hebben gevormd en de omstandigheden hebben gecreëerd die nodig waren om de aarde bewoonbaar te maken. Schimmels waren de echte architecten van de levende planeet.
De studie, geleid door evolutionair bioloog Lénárd L. Szánthó samen met een team van Europese instellingen, maakte gebruik van een ongekende combinatie van fossielen, moleculaire klokken en een bijna detective-achtig hulpmiddel: sporen van “geleende” genen tussen oude soorten. Met die informatie konden de wetenschappers de evolutionaire stamboom van schimmels met een nooit eerder bereikte nauwkeurigheid reconstrueren.
Het onzichtbare rijk dat alles veranderde
Hoewel schimmels overal voorkomen – in brood, de bodem, bossen of ons eigen lichaam – is hun geschiedenis een van de moeilijkst te traceren. Ze laten geen skeletten of schelpen achter en hun zachte lichamen worden zelden als fossielen bewaard. Daarom werd lange tijd aangenomen dat ze samen met de planten waren ontstaan, ongeveer 500 miljoen jaar geleden. Maar de nieuwe studie toonde aan dat hun afstamming veel ouder is: tussen 1,4 en 0,9 miljard jaar oud, toen de aarde nog een wereld was die gedomineerd werd door microben en primitieve zeeën.
Deze leeftijd valt samen met een sleutelmoment in de geschiedenis van de planeet: de opkomst van de eerste complexe meercellige organismen, waaronder dieren, algen en schimmels. In tegenstelling tot dieren of planten maken schimmels hun eigen voedsel niet aan en jagen ze er ook niet op; ze nemen het op uit de omgeving, door organisch materiaal af te breken of door uitwisselingsrelaties aan te gaan met andere levende wezens.
Die chemische en ecologische eigenschap maakt ze tot de oorspronkelijke recyclers van de planeet, die in staat zijn om voedingsstoffen vrij te maken die andere organismen niet konden benutten.
Wetenschappers denken dat het dankzij die eigenschap was dat schimmels een bondgenootschap konden aangaan met algen, waardoor de eerste symbiotische associaties op het vasteland ontstonden. Uit die verbinding zouden de voorlopers ontstaan van wat we vandaag kennen als korstmossen en mycorrhiza’s, associaties die van vitaal belang zijn voor planten. Voordat er bossen bestonden, waren er al schimmels aan het werk onder het oppervlak.
Een genetische klok om het onzichtbare te meten
Hoe kun je iets dateren dat nauwelijks fossielen achterlaat? Het team van Szánthó maakte gebruik van moleculaire biologie. Elke soort verzamelt in de loop van de tijd kleine mutaties in zijn DNA, alsof het de markeringen zijn van een klok die nooit stilstaat. Door de genen van 110 schimmelsoorten te vergelijken met die van andere eukaryote organismen, konden de onderzoekers berekenen wanneer ze van hun gemeenschappelijke voorouders zijn afgeweken.
Het probleem is dat die genetische klok geen kalender heeft: hij geeft alleen relatieve intervallen aan. Om deze om te zetten in echte data zijn referentiepunten nodig, en fossielen van schimmels zijn schaars.
Hier komt de innovatie van de studie om de hoek kijken: de wetenschappers maakten gebruik van zogenaamde horizontale genoverdrachten (HGT), kleine episodes waarin een gen van de ene soort naar de andere “springt” zonder de traditionele overerving te doorlopen.
Deze genetische sprongen fungeren als tijdsporen: als een soort A een gen heeft overgedragen aan een soort B, weten we dat A eerder bestond dan B. Met 17 van deze ‘genetische uitwisselingen’ die tussen oude schimmels zijn geïdentificeerd, konden de onderzoekers een solidere en nauwkeurigere reeks evolutionaire gebeurtenissen vaststellen. De genen die grenzen overschreden, dienden als de oudste klok ter wereld.
De schimmels die de weg vrijmaakten voor leven
Het resultaat van die analyse schetst een fascinerend beeld. Terwijl de wereld nog een rotsachtig landschap zonder planten was, waren de schimmels er al, samen met algen en bacteriën groeiend aan de vochtige randen van het land. Met hun enzymen lostten ze mineralen op en braken ze gesteente af, waardoor voedingsstoffen vrijkwamen en de eerste vruchtbare bodemlagen ontstonden.
Gedurende honderden miljoenen jaren transformeerden deze minuscule biochemische allianties een onherbergzame planeet in een omgeving die complexere ecosystemen kon ondersteunen.
Toen er uiteindelijk planten verschenen, troffen ze een wereld aan die al klaar was: met rijke bodems, symbiotische microben en ondergrondse netwerken die hun groei bevorderden. Planten veroverden geen woestijn, maar een wereld die al door schimmels was gevormd.
De studie schat zelfs dat de eerste interacties tussen schimmels en algen plaatsvonden tussen 1,253 en 797 miljoen jaar geleden, lang voordat de eerste varens of bomen verschenen. Deze lange “groene prehistorie” was het laboratorium waar de allianties werden getest die later de terrestrische ecosystemen zouden domineren.
De kunst van het reconstrueren van het verleden zonder fossielen
Het werk was mogelijk dankzij een gezamenlijke inspanning van specialisten op het gebied van paleontologie, genomica en evolutionaire biologie van verschillende Europese instellingen, waaronder de Universiteit van Bristol, het Barcelona Supercomputing Centre en het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST). Samen creëerden ze een database met 225 genetische markers en wiskundige modellen waarmee evolutionaire data met een ongekende nauwkeurigheid konden worden geschat.
Om de moeilijkste vraagstukken op te lossen, gebruikten de onderzoekers verschillende “versies” van de moleculaire klok en vergeleken ze de resultaten met en zonder bepaalde soorten fossiele of genetische kalibraties. Zo konden ze hypothesen uitsluiten en de consistentie van hun schattingen valideren.
De verkregen data zijn geen vast aantal, maar een bereik dat de natuurlijke onzekerheid weerspiegelt van het werken met gebeurtenissen die meer dan een miljard jaar geleden plaatsvonden.
Toch wijzen alle bewijzen in dezelfde richting: schimmels zijn ouder, veerkrachtiger en invloedrijker dan eerder werd gedacht. In die zin corrigeert het werk niet alleen de evolutionaire kalender, maar claimt het ook schimmels als vergeten hoofdrolspelers in de geschiedenis van het leven.
De eerste ingenieurs van de planeet
Als we aan ecologische techniek denken, stellen we ons meestal bomen voor die koolstof opvangen of koralen die riffen bouwen. Maar lang daarvoor waren het de schimmels die de eerste architectuur van de biosfeer ontwierpen. Hun ondergrondse netwerken – voorlopers van de huidige mycorrhiza’s – verbonden organismen, recycleerden voedingsstoffen en hielden de eerste bodems stabiel.
Dit onderzoek stelt dat het leven op aarde niet begon met planten, maar met een microscopische samenwerking tussen schimmels en algen. Die primitieve overeenkomst zou de chemie van de planeet hebben veranderd, waardoor het later mogelijk werd dat er complexe ecosystemen ontstonden. Zonder hen zou het veel langer hebben geduurd voordat de aarde bewoonbaar werd.
Vandaag de dag, wanneer we het hebben over duurzaamheid, klimaatverandering of aangetaste bodems, blijven schimmels onmisbare bondgenoten. Deze studie werpt niet alleen licht op hun verleden, maar herinnert ons ook aan een fundamentele waarheid: zonder schimmels zou de planeet niet dezelfde zijn geweest, en ook nu niet.
