Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een verklaring gevonden voor het mysterie waarom vroege, zachte organismen uit het Ediacarium uitzonderlijk goed bewaard zijn gebleven, terwijl latere zachtweefseldieren grotendeels ontbreken in het fossiele archief.
De kern van de ontdekking is de rol van collagenasen, enzymen die het structurele eiwit collageen afbreken. De belangrijkste punten uit het onderzoek zijn:
- Anaerobe vs. Aerobe microben: Aanvankelijk kwamen collagenasen alleen voor in anaerobe bacteriën. Hierdoor bleven dode organismen in zuurstofrijk water langer intact, wat de kans op fossilisatie vergrootte.
- Evolutionaire verschuiving: Rond de overgang naar het Cambrium verspreidden deze enzymen zich naar aerobe bacteriën. Dit zorgde voor een snellere afbraak van weefsels, waardoor de kwaliteit en hoeveelheid fossielen van zachte weefsels drastisch afnamen.
- Parallel met plastic: Er wordt een vergelijking gemaakt met modern plastic; net zoals collageen pas werd afgebroken toen microben de juiste enzymen ontwikkelden, zal plastic waarschijnlijk pas verdwijnen wanneer microben in de toekomst een vergelijkbaar mechanisme evolueren.
Toename van collageen-etende microben kan gaten in het fossiele archief verklaren
De onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Cambridge, stellen dat de reden kan liggen in de evolutie van microscopische organismen die in staat zijn om collageen af te breken, een structureel eiwit dat in dierlijk weefsel voorkomt.
Het fossiele archief en het mysterie van het Ediacarium
Het fossiele archief van dierlijk leven op aarde is zeer onvolledig. Harde lichaamsdelen zoals schelpen, botten en tanden worden veel vaker bewaard dan zachte delen zoals spieren, organen en huid. Daarom bestaan de meeste fossielen die we vandaag de dag hebben uit gemineraliseerde skeletten.
Fossielen uit het late Ediacarium (tussen 579 en 539 miljoen jaar geleden) zijn echter anders. Fossielen uit deze periode, waaronder de oudste bekende complexe vormen van dierlijk leven, zijn vaak in buitengewone details bewaard gebleven, ondanks het feit dat geen van deze vroege dieren harde lichaamsdelen had. Op sommige locaties zijn volledige ecosystemen uit het Ediacarium bewaard gebleven, wat een rijk inzicht biedt in de vroege evolutie van dieren.
Decennialang hebben onderzoekers gedebatteerd over hoe een dergelijke algemene bewaring van zachte weefsels mogelijk was. Mogelijke verklaringen waren ongebruikelijke chemische omstandigheden in de oceanen van het Ediacarium, verschillende weefselsamenstellingen, of de invloed van een laag microbiële slijm die de gehele zeebodem bedekte. Hoewel deze verklaringen op sommige plaatsen werken, is geen enkele van deze theorieën universeel toepasbaar.
De rol van collageenasen
De Cambridge-onderzoekers suggereren nu dat het antwoord ligt in de evolutie van microben die enzymen produceren die collageen afbreken, bekend als collagenasen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology.
Collageen zorgt voor sterkte en ondersteuning in dierlijke weefsels door het hele lichaam. Zodra een organisme sterft, kunnen collagenasen deze weefsels snel afbreken, waardoor de kans kleiner wordt dat ze lang genoeg bewaard blijven om te fossiliseren.
Philip Vixseboxse, hoofdauteur van het onderzoek (uitgevoerd tijdens zijn PhD aan de Department of Earth Sciences van Cambridge), legt uit: "Als je denkt aan een moderne kwal die op een strand aanspoelt en wordt achtergelaten om te vergaan, dan zal deze binnen enkele dagen ontbinden. Die zal nooit een fossiel worden, maar vergelijkbare 'zachte' dieren van een half miljard jaar geleden werden wel vaak bewaard."
Collageen bevindt zich in alle dierlijke weefsels, maar zonder enzymen om het af te breken, blijft het bestaan, vergelijkbaar met modern plastic. "Je hebt een enzym nodig om een biopolymeer af te breken, anders blijft het jarenlang liggen totdat er iets komt dat het daadwerkelijk kan eten," aldus Vixseboxse.
Evolutionaire tijdlijn van microbiële afbraak
Vixseboxse en zijn co-auteurs hebben de evolutie van collagenase-genen in microbiële organismen gevolgd via 700 bacteriële genomen. Ze vergeleken deze met een gedateerde stamboom van het leven om te begrijpen hoe microben in de loop van de tijd het vermogen kregen om collageen af te breken.
De onderzoekers ontdekten dat collagenasen veel ouder zijn dan dieren. Aanvankelijk bestonden ze alleen in anaerobe microben (microben die niet tegen zuurstof kunnen). Dode organismen in de zuurstofrijke wateren van het Ediacarium zouden hun collageen daarom hebben behouden totdat de zuurstof in de omringende sedimenten was opgebruikt, wat de organismen veel meer tijd gaf om te fossiliseren.
Rond de overgang tussen het Ediacarium en het Cambrium begonnen collagenasen zich echter te verspreiden over een grotere reeks microbiële groepen. Ze werden overgedragen naar aerobe bacteriën (zuurstofgebruikende bacteriën), inclusief de groepen die modern verval veroorzaken. Deze verschuiving valt samen met een aanzienlijke daling in het aantal fossielen van zachtweefseldieren.
"Rond dit kritieke moment waarop deze zachtweefseldieren stopten met fossiliseren, zien we de verschijning van collagenasen in aerobe bacteriën," zegt Vixseboxse. "Dit betekent dat het vermogen om collageenhoudende weefsels af te breken zich kon verspreiden naar nieuwe omgevingen, terwijl de diversiteit van dieren versnelde. Nu collageen afgebroken kon worden, waren er snellere fossilisatieprocessen nodig om het verval voor te blijven. Dit verklaart waarschijnlijk waarom we een grote daling zien in de overvloed en kwaliteit van het fossiele archief wat betreft de bewaring van zacht weefsel."
Uitzonderingen en parallellen met plastic
In sommige uitzonderlijke omstandigheden kunnen zachte weefsels in jongere gesteenten worden bewaard, afhankelijk van hoe en waar het dier stierf en wat er daarna gebeurde. Een dood dier dat kort na de dood werd bedolven onder een lawine van sediment kan bijvoorbeeld goed bewaard zijn gebleven en verval hebben vermeden, maar dit zijn zeldzame gevallen.
Co-auteur professor Alex Liu, eveneens van de Department of Earth Sciences in Cambridge, stelt: "Deze resultaten suggereren dat er een overkoepelend biologisch mechanisme kan zijn dat het fossiele archief van zachte weefsels door de hele geschiedenis van de aarde heeft gevormd. Het verwerven van belangrijke enzymen door microben om een groeiende voedselbron te exploiteren, kan het bewaringspotentieel van zachte weefsels hebben verminderd."
Vixseboxse merkt op dat er in de verre toekomst soortgelijke echo's kunnen zijn met modern plastic. Net als oud collageen vergaat plastic niet totdat er iets is dat het kan afbreken. "Bacteriën hadden geen reden om collageen efficiënt af te breken toen het niet bestond. Maar zodra collageen overvloediger werd en een nieuwe voedselbron vormde voor deze microben, prolifereren de collagenasen. Misschien zullen microben op een dag soortgelijke enzymen gebruiken om de toenemende hoeveelheid plastic polymeren af te breken die we in het milieu brengen, maar dat zal lang nadat wij er niet meer zijn."
***
Bijschrift afbeelding: Illustratie van levensvormen uit het Ediacarium op de zeebodem (Bron: Science Photo Library via Getty Images).
Referentie: Philip B Vixseboxse et al. ‘Temporal heterogeneity in the animal fossil record driven by proliferation of microbial collagenases.’ Current Biology (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.045
Ondersteuning: Dit onderzoek werd mede ondersteund door het Leverhulme Trust, de Natural Environment Research Council (NERC) en de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), onderdeel van UK Research and Innovation (UKRI).
Toename van collageen-etende microben kan gaten in het fossiele archief verklaren
De onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Cambridge, stellen dat de reden kan liggen in de evolutie van microscopische organismen die in staat zijn om collageen af te breken, een structureel eiwit dat in dierlijk weefsel voorkomt.
Het fossiele archief en het mysterie van het Ediacarium
Het fossiele archief van dierlijk leven op aarde is zeer onvolledig. Harde lichaamsdelen zoals schelpen, botten en tanden worden veel vaker bewaard dan zachte delen zoals spieren, organen en huid. Daarom bestaan de meeste fossielen die we vandaag de dag hebben uit gemineraliseerde skeletten.
Fossielen uit het late Ediacarium (tussen 579 en 539 miljoen jaar geleden) zijn echter anders. Fossielen uit deze periode, waaronder de oudste bekende complexe vormen van dierlijk leven, zijn vaak in buitengewone details bewaard gebleven, ondanks het feit dat geen van deze vroege dieren harde lichaamsdelen had. Op sommige locaties zijn volledige ecosystemen uit het Ediacarium bewaard gebleven, wat een rijk inzicht biedt in de vroege evolutie van dieren.
Decennialang hebben onderzoekers gedebatteerd over hoe een dergelijke algemene bewaring van zachte weefsels mogelijk was. Mogelijke verklaringen waren ongebruikelijke chemische omstandigheden in de oceanen van het Ediacarium, verschillende weefselsamenstellingen, of de invloed van een laag microbiële slijm die de gehele zeebodem bedekte. Hoewel deze verklaringen op sommige plaatsen werken, is geen enkele van deze theorieën universeel toepasbaar.
De rol van collageenasen
De Cambridge-onderzoekers suggereren nu dat het antwoord ligt in de evolutie van microben die enzymen produceren die collageen afbreken, bekend als collagenasen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology.
Collageen zorgt voor sterkte en ondersteuning in dierlijke weefsels door het hele lichaam. Zodra een organisme sterft, kunnen collagenasen deze weefsels snel afbreken, waardoor de kans kleiner wordt dat ze lang genoeg bewaard blijven om te fossiliseren.
Philip Vixseboxse, hoofdauteur van het onderzoek (uitgevoerd tijdens zijn PhD aan de Department of Earth Sciences van Cambridge), legt uit: "Als je denkt aan een moderne kwal die op een strand aanspoelt en wordt achtergelaten om te vergaan, dan zal deze binnen enkele dagen ontbinden. Die zal nooit een fossiel worden, maar vergelijkbare 'zachte' dieren van een half miljard jaar geleden werden wel vaak bewaard."
Collageen bevindt zich in alle dierlijke weefsels, maar zonder enzymen om het af te breken, blijft het bestaan, vergelijkbaar met modern plastic. "Je hebt een enzym nodig om een biopolymeer af te breken, anders blijft het jarenlang liggen totdat er iets komt dat het daadwerkelijk kan eten," aldus Vixseboxse.
Evolutionaire tijdlijn van microbiële afbraak
Vixseboxse en zijn co-auteurs hebben de evolutie van collagenase-genen in microbiële organismen gevolgd via 700 bacteriële genomen. Ze vergeleken deze met een gedateerde stamboom van het leven om te begrijpen hoe microben in de loop van de tijd het vermogen kregen om collageen af te breken.
De onderzoekers ontdekten dat collagenasen veel ouder zijn dan dieren. Aanvankelijk bestonden ze alleen in anaerobe microben (microben die niet tegen zuurstof kunnen). Dode organismen in de zuurstofrijke wateren van het Ediacarium zouden hun collageen daarom hebben behouden totdat de zuurstof in de omringende sedimenten was opgebruikt, wat de organismen veel meer tijd gaf om te fossiliseren.
Rond de overgang tussen het Ediacarium en het Cambrium begonnen collagenasen zich echter te verspreiden over een grotere reeks microbiële groepen. Ze werden overgedragen naar aerobe bacteriën (zuurstofgebruikende bacteriën), inclusief de groepen die modern verval veroorzaken. Deze verschuiving valt samen met een aanzienlijke daling in het aantal fossielen van zachtweefseldieren.
"Rond dit kritieke moment waarop deze zachtweefseldieren stopten met fossiliseren, zien we de verschijning van collagenasen in aerobe bacteriën," zegt Vixseboxse. "Dit betekent dat het vermogen om collageenhoudende weefsels af te breken zich kon verspreiden naar nieuwe omgevingen, terwijl de diversiteit van dieren versnelde. Nu collageen afgebroken kon worden, waren er snellere fossilisatieprocessen nodig om het verval voor te blijven. Dit verklaart waarschijnlijk waarom we een grote daling zien in de overvloed en kwaliteit van het fossiele archief wat betreft de bewaring van zacht weefsel."
Uitzonderingen en parallellen met plastic
In sommige uitzonderlijke omstandigheden kunnen zachte weefsels in jongere gesteenten worden bewaard, afhankelijk van hoe en waar het dier stierf en wat er daarna gebeurde. Een dood dier dat kort na de dood werd bedolven onder een lawine van sediment kan bijvoorbeeld goed bewaard zijn gebleven en verval hebben vermeden, maar dit zijn zeldzame gevallen.
Co-auteur professor Alex Liu, eveneens van de Department of Earth Sciences in Cambridge, stelt: "Deze resultaten suggereren dat er een overkoepelend biologisch mechanisme kan zijn dat het fossiele archief van zachte weefsels door de hele geschiedenis van de aarde heeft gevormd. Het verwerven van belangrijke enzymen door microben om een groeiende voedselbron te exploiteren, kan het bewaringspotentieel van zachte weefsels hebben verminderd."
Vixseboxse merkt op dat er in de verre toekomst soortgelijke echo's kunnen zijn met modern plastic. Net als oud collageen vergaat plastic niet totdat er iets is dat het kan afbreken. "Bacteriën hadden geen reden om collageen efficiënt af te breken toen het niet bestond. Maar zodra collageen overvloediger werd en een nieuwe voedselbron vormde voor deze microben, prolifereren de collagenasen. Misschien zullen microben op een dag soortgelijke enzymen gebruiken om de toenemende hoeveelheid plastic polymeren af te breken die we in het milieu brengen, maar dat zal lang nadat wij er niet meer zijn."
***
Bijschrift afbeelding: Illustratie van levensvormen uit het Ediacarium op de zeebodem (Bron: Science Photo Library via Getty Images).
Referentie: Philip B Vixseboxse et al. ‘Temporal heterogeneity in the animal fossil record driven by proliferation of microbial collagenases.’ Current Biology (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.045
Ondersteuning: Dit onderzoek werd mede ondersteund door het Leverhulme Trust, de Natural Environment Research Council (NERC) en de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), onderdeel van UK Research and Innovation (UKRI).
Groetjes,