Het bizar ogende vogelbekdier is het affichedier geworden voor evolutionaire wetenschap. Het is een levende brug tussen een harige hagedis die onze voorvader was en het zoogdier dat we vandaag zijn. Maar het onlangs gepubliceerde vogelbekdiergenoom laat zien dat deze inheemse Australiër een combinatie van genen heeft die lijken op die van vogels, zoogdieren en reptielen. Het onderzoek heeft ook het uitzonderlijke belang van dat continent in genetisch onderzoek benadrukt.
"Australië is 80 miljoen jaar lang afgesloten van de evolutionaire mainstream en is gespecialiseerd in echt verschillende planten en dieren", zegt Jenny Graves, een professor in vergelijkende genomica aan de Australian National University in Canberra. "Onze toegang tot kangoeroes en [Tasmaanse] duivels, draken, kookaburra's en oude gombomen biedt kansen om unieke bijdragen te leveren aan internationale genomics."
Miljoenen jaren geleden, toen Australië wegdreef van de superlandmassa Gondwana, waren de flora en fauna geïsoleerd - een afzondering die dat land doet denken aan een enorm evolutionair laboratorium. Meer dan 80 procent van de Australische planten- en diersoorten zijn endemisch, wat betekent dat ze van nature alleen op dat continent voorkomen. Die groep omvat twaalf families van bloeiende planten, vier vogels en zeven zoogdieren, sommige met ophaalnamen zoals pygmee-opossum met lange staart en insectenetende vleermuis met neusneus.
Dit biologische erfgoed is bewaard gebleven in een mix van genen die zijn gevonden in het vogelbekdier, dat, samen met de echidna (of stekelige miereneter), behoort tot een klasse zoogdieren genaamd monotremes, omdat ze slechts één opening hebben voor reproductie en afvalverwijdering.
Net als andere zoogdieren heeft het vogelbekdier vacht, thermoregulaten en lactaten, hoewel het geen tepels heeft (de jonge schoot de melk uit de buik van de moeder). Maar het legt eieren zoals reptielen en vogels en het mannelijke vogelbekdier draagt gif (in sporen in zijn achterpoten), nog een ander kenmerk dat in sommige reptielen wordt gevonden, terwijl zijn sperma en seksuele make-up dicht bij die van de kip liggen.
Graves, co-leider van het vogelbekdiergenoomproject en een van de 26 Australiërs van de 100 internationale wetenschappers die hebben deelgenomen, heeft verschillende wetenschapsprijzen gewonnen en wordt een "nationale schat" genoemd voor haar baanbrekende werk op inheemse soorten. Ze is een autoriteit op het gebied van geslachtsbepaling en heeft tientallen jaren onderzoek gedaan naar het vogelbekdier en dat iconische buideldier, de kangoeroe - en suggereerde de genomische studies over beide.
Het vogelbekdiergenoom is nu klaar en verzendt rimpelingen van opwinding door de wetenschappelijke gemeenschap. En ook het kangoeroe-raadsel zal worden opgelost, met de publicatie van het genoom van dat dier in de komende maanden.
De voorpoten met zwemvliezen van het vogelbekdier strekken zich uit om te helpen bij het zwemmen, maar vouwen terug op het land, zodat de klauwen holen kunnen graven in waterkantaardebanken (CORBIS) 
Wanneer het duikt, sluit het vogelbekdier zijn ogen, oren en neusgaten en vindt zijn voedsel via elektrische receptoren in zijn snavel die de beweging van kleine prooien detecteren (Foto met dank aan Nicole Duplaix / Getty Images) 
Het recent gedecodeerde vogelbekdiergenoom laat zien dat het vogelbekdier genen voor vogels, reptielen en zoogdieren heeft (Foto met dank aan Warrawong Wildlife Sanctuary, Zuid-Australië, Australië) 
Een inwoner van Australië, het vogelbekdier in extreem verlegen en wordt zelden gezien behalve in de vroege ochtend en in de avond (Foto met dank aan Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australië) 
Met een snavel als een eend, een staart als een bever en zwemvliezen ziet het vogelbekdier er bizar uit, maar het is goed uitgerust voor zijn semi-aquatische levensstijl (Foto met dank aan Ian Elton, Healesville Sanctuary, Victoria, Australië) In het kader van een project dat gedeeltelijk werd gefinancierd door de Amerikaanse National Institutes of Health (NIH), hebben Australische wetenschappers onlangs het DNA van de tammar wallaby - een klein lid van de kangoeroe-familie - bepaald. Graves, directeur van het ARC Center of Excellence voor Kangaroo Genomics, en haar collega's zijn bezig het samen te stellen en te gebruiken om de biologie van de kangoeroe te verkennen en belangrijke menselijke genen aan te wijzen.
Buideldierbaby's worden voortijdig geboren en ontwikkelen zich meestal in het zakje van de moeder, waardoor ze gemakkelijk beschikbaar zijn voor onderzoek naar vroege ontwikkeling. "De buideldieren, " zegt Graves, "zijn nauwer verwant aan mensen en muizen dan monotremes. Hun genomen zijn veel meer vergelijkbaar met die van placentale zoogdieren; dezelfde grootte, dezelfde soort verdeling van sequenties, genomische inprenting, monofletische geslachtschromosomen en ten minste een versie van X-chromosoom inactivering. "
Omdat zowel de monotremes als de buideldieren in de verte met ons verwant zijn (het vogelbekdier dat is gescheiden van onze gemeenschappelijke voorouder 166 miljoen jaar en de kangoeroe 146 miljoen jaar geleden) maken ze een aantal duidelijke genetische vergelijkingen mogelijk. Dit is niet het geval met onze collega placentals, zoals muizen, die zo dicht bij ons zijn dat het moeilijk is om de belangrijke genetische regio's te bepalen die gedurende miljoenen jaren onveranderd zijn gebleven.
De kangoeroe is het tweede buideldier waarvan de sequentie wordt bepaald. Het genoom van een Zuid-Amerikaanse soort opossum werd vorig jaar gepubliceerd. De wetenschappelijke gemeenschap heeft tot nu toe twintig zoogdierreeksen gepubliceerd, maar dat aantal zal naar verwachting dramatisch toenemen als gevolg van technologische vooruitgang en internationale samenwerking. Na het vogelbekdier en de kangoeroe is de echidna misschien wel de volgende Australische inheemse (het is ook in Nieuw-Guinea) die genetische decodering ondergaat. ARC Australian Research Fellow Frank Grützner van Adelaide University, die ook deelnam aan het vogelbekdierproject, heeft sommige echidna's uitgerust met radiozenders en hun DNA gebruikt voor sequencing.
Maar het zijn niet alleen zoogdieren die genetisch worden onderzocht. Het laboratorium van Graves kijkt ook naar alligators, vogels zoals de emoe en zelfs de bijna uitgestorven corroboreekikker.
"Het genomics-tijdperk is echt opwindend voor ons die werken aan rare dieren, " zegt ze. "We konden niet gelukkiger zijn."
Raar is zeker de term voor het vogelbekdier - een Aboriginal legende beweerde dat het de nakomelingen van een eend en een waterrat was - maar de evolutie heeft het mooi uitgerust voor zijn semi-aquatische levensstijl. De platte staart fungeert als een roer wanneer het zwemt en is ook een opslagruimte voor extra voedsel. De voorpoten met zwemvliezen strekken zich uit om te helpen bij het zwemmen, maar op het land vouwen ze zich terug, waardoor de klauwen schoppen worden voor het graven van holen in aardebanken rond rivieren, meren of beken. Wanneer het duikt, sluit het zijn neusgaten, evenals zijn ogen en oren (het heeft geen buitenoorlob). Maar de platte snavel lokaliseert voedsel via unieke elektrische receptoren die beweging detecteren die wordt gemaakt door kleine prooien zoals insectenlarven, garnalen en libellen.
Het vogelbekdier is een echte eenling: paring is de enige sociale interactie. Medewerkers van het Warrawong Wildlife Sanctuary in Zuid-Australië in de buurt van Adelaide, die het paringsritueel hebben gezien, beschrijven het als een waterdans van tien minuten, waarbij het mannetje in eerste instantie de staart van het vrouwtje in zijn mond houdt terwijl ze zwemmen en duiken door het water. Na het paren keert elke partner terug naar zijn hol.
"Ik denk dat het hele rationele van het gebruik van vergelijkingen tussen verre verwante dieren om ons over onze eigen genomen te vertellen, soms een beetje verloren gaat in de 'gee-whiz, hoe rare' aspecten van het vogelbekdiergenoom", zegt Graves. "Vergelijkende genomics is een vreselijk krachtige strategie voor het verkennen van ons eigen verleden."
De bizar ogende Australische inwoner neemt een duik. (Stilstaand beeld: JohnCarnemolla / iStock)
