Wetenschappers van de Afdeling Stamcelbiologie en Regeneratieve Geneeskunde van de Universiteit van Zuid-Californië hebben een bijzondere ontdekking gedaan. Het uitwendige oor van mensen waar de oorschelpen onderdeel van zijn, heeft mogelijk zijn oorsprong in de kieuwen van vissen van miljoenen jaren geleden. Dat blijkt uit genbewerkingsexperimenten die de onderzoekers uitvoerden. Onze oren kunnen zelfs evolutionaire wortels hebben in oude ongewervelde zeedieren, zoals de hoefijzerkrab, zo laat het onderzoek zien. Het onderzoek biedt nieuw inzicht in hoe onze oren zijn geëvolueerd.
| Wetenschap

Elastisch kraakbeen oorschelp en gehoorgang
De oorschelp, die uniek is voor zoogdieren, vormt samen met de gehoorgang en het trommelvlies het buitenoor. Dit wordt ook wel het uitwendige oor genoemd Onze oorschelp is erop gebouwd om geluiden op te vangen en ze over te brengen naar de gehoorgang en vervolgens naar het trommelvlies. De oorschelp en het buitenste deel van de gehoorgang bestaat uit een flexibel soort kraakbeen dat is bedekt met een laagje huid. Dit flexibele kraakbeen wordt ook wel ‘elastisch kraakbeen’ genoemd. Het zit niet alleen in de oorschelp, maar ook in het puntje van de neus en in het strottenhoofd.
Ditzelfde type kraakbeen is ook te vinden in de kieuwen van vissen zoals bij zebravissen, Atlantische zalmen en de gevlekte kaaimansnoek. Dit suggereert dat elastisch kraakbeen een essentieel kenmerk is dat we delen met onze verre evolutionaire voorouders.
Professor Gage Crump van de Universiteit van Zuid-Californië en een van de coauteurs van het artikel dat in januari in het tijdschrift Nature verscheen zegt daarover: “Toen we met dit project begonnen, was de evolutionaire oorsprong van het buitenoor een complete zwarte doos.”
Het onderzoek, waar ook wetenschappers van het New York Medical College aan meewerkten, heeft die zwarte doos nu gedeeltelijk geopend.
Eerder onderzoek heeft al laten zien dat ons middenoor met daarin de hamer, het aambeeld en de stijgbeugel voortkomt uit het kraakbeen van vissen die al lang geleden leefden.
Het genetische onderzoek
Het onderzoeksteam voerde experimenten uit waarbij ze zogeheten genetische ‘enhancers’ onderzochten. Enhancers zijn korte stukjes DNA die genen aansturen en zeer specifiek werken in bepaalde weefsels.
Werking van enhancers uitgelegd:
Een ‘enhancer’ is een speciaal stukje DNA dat helpt om genen ‘aan te zetten’. Je kunt het zien als een soort volumeknop voor genen. Net zoals je de volumeknop van de versterker harder kunt zetten, kan een enhancer ervoor zorgen dat een gen actiever wordt.
Stel voor dat ons DNA een lang touw is met allemaal knopen erin. Die knopen zijn de genen. Een enhancer is als een magneet die aan dat touw zit. Deze magneet kan andere delen van het touw naar zich toe trekken, waardoor sommige knopen (genen) dichterbij komen. Als een gen dichtbij de enhancer komt, wordt het ‘aangezet’ en begint het te werken.
Enhancers zijn super belangrijk omdat ze helpen bepalen welke genen wanneer aan- of uitgaan in verschillende delen van ons lichaam. Dit is cruciaal voor de aanmaak van verschillende soorten cellen (zoals huidcellen of hersencellen). Hierdoor kan ons lichaam groeien en ontwikkelen en zijn belangrijke functies in ons lichaam te regelen. Enhancers helpen om het juiste gen op het juiste moment en op de juiste plek in je lichaam te activeren. Zo zorgen ze ervoor dat alles in je lichaam goed werkt en zich op de juiste manier ontwikkelt. Het bouwen van een huis kan goed als voorbeeld dienen.
Onze genen zijn als de bouwtekeningen, en de enhancers zijn daarbij te vergelijken met de bouwvakkers die beslissen welke delen van de tekening ze gaan gebruiken. Ze ‘versterken’ bepaalde delen van het plan, zodat er bijvoorbeeld een keuken komt in plaats van een badkamer. Enhancers helpen dus om het juiste gen op het juiste moment en op de juiste plek in ons lichaam te activeren. Zo zorgen ze ervoor dat alles in je lichaam goed werkt en zich op de juiste manier ontwikkelt.
Het onderzoek naar evolutie uitwendige oor
De onderzoekers voegden allereerst menselijke enhancer-elementen toe aan het genoom van zebravissen (de mens naar vis aanpak). Dit activeerde specifieke genen in de kieuwen van de vissen. Vervolgens herhaalden ze het experiment in omgekeerde richting. Ze voegden enhancer-elementen uit vissen toe aan muizen (vis naar zoogdier aanpak). Dit activeerde genen in de buitenoor van de muizen.
Deze experimenten laten volgens de wetenschappers zien dat er een evolutionair verband bestaat tussen de genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van vissenkieuwen en die van het menselijke buitenoor.
Professor Gage Crump: “Dit werk biedt een nieuw hoofdstuk in de evolutie van het oor van zoogdieren.”
Oudere wortels: hoefijzerkrabben en kikkervisjes
De onderzoekers gingen nog verder terug in de tijd door te kijken naar amfibieën, reptielen en hoefijzerkrabben. Die zijn te vergelijken met ‘levende fossielen’ die al 400 miljoen jaar bestaan. Ze ontdekten dat enhancer-elementen uit hoefijzerkrabben actief waren in de kieuwen van zebravissen. Dit zou er volgens hen op wijzen dat de oorsprong van elastisch kraakbeen nog veel verder teruggaat dan wetenschappers eerder veronderstelden.
Hergebruik genetische programma’s
De studie laat volgens de onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Californië zien hoe de natuur bestaande genetische programma’s hergebruikt om nieuwe structuren te ontwikkelen. Crump: “Dit werk biedt een nieuw hoofdstuk in de evolutie van het oor van zoogdieren.” Het onderzoek laat zien hoe ingenieus de natuur is in het hergebruiken van bestaande genetische structuren om zo weer nieuwe functies te creëren. Tegelijkertijd heeft het onderzoek ook de potentie om tot meer inzicht te komen in medische aandoeningen die verband houden met kraakbeen en gehoor.
Bronnen:
- Thiruppathy, M., Teubner, L., Roberts, R.R. et al. Repurposing of a gill gene regulatory program for outer ear evolution. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08577-5
- Keck School Of Medicine of USC