Snelle evolutie door ontdooide ijstijdgenen

Onderzoekers van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen hebben ontdekt dat organismen verbazend snel kunnen evolueren door oeroude genvarianten, die ooit nuttig waren, opnieuw in te schakelen. Begrijpen hoe soorten erin slagen zich snel aan te passen is belangrijk in tijden van plotse veranderingen in het klimaat en de omgeving.

 



Een plant of dier evolueert doorgaans ontzettend traag. Je hebt nieuwe genvarianten nodig en die ontstaan alleen door zeldzame mutaties in het DNA. En toch zien biologen dat sommige populaties zich razendsnel aanpassen aan een nieuwe omgeving. Dat is onder meer zo bij de schorreloopkever (Pogonus chalceus): individuen met lange vleugels, die in een moeras leven dat één keer per jaar onder water staat, evolueren in amper twintig generaties - in dit geval ook twintig jaar - tot een kleiner en kortvleugelig type als ze een moeras koloniseren dat elke dag blank komt te staan.

IJstijd

Onderzoekers van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen wilden het mechanisme erachter ontrafelen, en screenden het volledige genoom van verschillende populaties schorreloopkevers. Ze konden de genen identificeren die aan de basis liggen van de snelle evolutie naar het kortvleugelige type. En die genen bleken allesbehalve recent: door de variatie in die genen onder de loep te nemen, zagen ze dat de genvarianten voor kortere vleugels ontstaan zijn zo'n 200.000 jaar geleden, tijdens de voorlaatste ijstijd. Een geïsoleerde populatie moet zich toen over een lange periode aangepast hebben aan het getijdenmoeras waarin ze leefden. Ze werden kleiner en ontwikkelden kortere vleugels.

Slapende genen

Toen het weer warmer werd, hebben die kortvleugelige schorreloopkevers zich gemengd met langvleugelige soortgenoten. Zo kwamen de genvarianten voor korte vleugels in de genenpoel van de langvleugeligen terecht. Als die individuen nu opnieuw getijdenmoerassen koloniseren, dragen ze al de nodige genvarianten voor kortere vleugels waardoor natuurlijke selectie heel snel een kortvleugelig type kan opleveren. De oeroude genen worden als het ware hergebruikt.

Evolutie kan zich dus verschillende keren op bijna identiek dezelfde manier afspelen, in verschillende periodes en in gebieden die ver van elkaar liggen. Het mechanisme achter snelle evolutie ontrafelen is belangrijk: zo kunnen we leren in welke mate populaties zich vandaag kunnen aanpassen aan klimaatverandering en habitatverlies. Sommige organismen kunnen dat duidelijk heel snel. Maar de onderzoekers benadrukken dat dit waarschijnlijk alleen het geval is als populaties van die soort zich in een ver verleden tijdens een lange periode hebben aangepast aan identieke omstandigheden, en als die oude genvarianten die daardoor zijn ontstaan, nog altijd aanwezig zijn in de genenpoel.

Gereedschapskist

'Alles wat leeft, erft van generatie op generatie een grote gereedschapskist', zegt evolutiebioloog Frederik Hendrickx (KBIN). 'Daarin zitten veel oude werktuigen, die in een bepaalde periode en tijd hun diensten hebben bewezen maar vandaag niet meer worden gebruikt. Maar die oude beitels en schroeven kunnen ineens weer nuttig blijken, zelfs van levensbelang.' De mens is geen uitzondering: 'Ook wij kunnen nog oeroude genvarianten dragen die ooit ons bestaanssucces zullen bepalen.'

De studie staat in PLOS Genetics.

 

Overige wetenschapen

© 2008-2018
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen