Epigenetica: milieu bepaalt evolutiesnelheid

Veranderingen in het milieu kunnen het evolutionaire proces sterk versnellen, zelfs binnen enkele generaties. Dit staat haaks op de huidige visie van de evolutietheorie die ervan uitgaat dat zulke veranderingen geleidelijk verlopen over enkele honderden of duizenden jaren. Dit is de conclusie van het onderzoek uitgevoerd door Tom Cameron (University of Leeds) en onlangs gepubliceerd in Ecology Letters.

De onderzoekers maakten gebruik van de bodemmijt en in het laboratorium werden grote genetische veranderingen binnen 15 generaties waargenomen. De resultaten kunnen onze wijze waarop we nu proberen ziektes en ongedierte te bestrijden radicaal veranderen. Trouwens ook in de bescherming van het milieu en de visserij dient men eens goed na te gaan denken over de huidige werkwijzes. Evolutionaire versnellingen op korte termijn kunnen onze wereld onvoorspelbaar gaan veranderen.

Tim Benton (University of Leeds): de studie toont aan dat snelle veranderingen in het milieu en evolutie onmiskenbaar met elkaar verbonden zijn en niet afzonderlijk langs elkaar bestaan. We hebben grote genetische veranderingen waargenomen bij een snel veranderend milieu en populatie-management.

Alhoewel eerder onderzoek reeds heeft aangetoond dat er een verband bestaat tussen fysieke kemerken van een soort en evolutie is de Leeds studie bijzonder. Het is de eerste die het bewijs in een gecontroleerde omgeving levert tussen dynamische veranderende populaties en versnelde genetische evolutie.

De gebruikte bodemmijten waren afkomstig uit de natuur en verdeeld over 18 buizen. Bij 6 buizen werd iedere week 40% van de volwassen mijten verwijderd. Een vergelijkbaar percentage jonkies werd wekelijks uit 6 andere buizen gehaald. De resterende 6 buizen werden niet aangeraakt.

Hoofdauteur Cameron: we namen evolutionaire veranderingen relatief snel waar. Zo veranderde de leeftijd waarbij volwassenheid werd bereikt sterk.

Bijvoorbeeld duurde het veel langer voordat de jongeren volwassen werden in de 6 buizen waarbij 40% van de volwassen diertjes wekelijks verwijderd werden. Door de leeftijd tot volwassenheid uit te stellen leefden de beestjes eenvoudigweg langer. En als ze volwassen werden waren ze ook nog groter en legden hun eitjes sneller.

Bodemmijt

Door de diertjes uit de natuur in een laboratorium omgeving te plaatsen had al een desastreus effect op de populaties. Het leek erop of de mijten op uitsterven stonden echter iedere populatie, ook bij die waarbij volwassenen en jonkies werden verwijderd, herstelden zich binnen 5 generaties. Evolutionair hadden de diertjes zich aangepast aan hun nieuwe omgeving en de populaties begonnen te groeien.

In de nieuwe omgeving bleken vooral de langzamer groeiende mijten de overhand te krijgen. Deze waren veel vruchtbaarder bij het bereiken van de volwassenheid en hadden dus veel meer nakomelingen.

Volgens Cameron zorgen genetische veranderingen ervoor dat de beestjes energie gingen investeren in de eierproductie. Dit ging ten koste van de individuele groeisnelheid maar zorgde wel voor grotere populaties. Dit voorkomt uitsterven, de evolutionaire reddingsactie komt met de suggestie van snelle evolutie die de soort leert om te gaan met de snelle veranderingen in het milieu.

Daarnaast werden populaties blootgesteld aan hongersnood. Deze radicale veranderingen in het milieu worden waargenomen in kleinere volwassenen. De omgeving veranderde bij deze experimenten nauwelijks. Men probeerde dus een enkele parameter te veranderen in een gelijkblijvende omgeving en de verschillen te zien (reductionisme).

Benton: volgens de tradionele geaccepteerde zienswijze van evolutie zal het plaatsen van dieren in een nieuwe omgeving niet of nauwelijks de soort veranderen. Maar nu blijkt dat het milieu waarin de soort opgroeit bepalend is voor de genetische code.

Overigens ondersteund de studie wel het basisidee achter de evolutie: de omgeving bepaalt de genetische code. Alleen blijken de veranderingen in de blueprint veel sneller op te treden dan verwacht. Ecologie en evolutie gaan hand in hand.

Indien men deze laboratoriumstudie vertaalt naar de praktijk dan wordt het duidelijk dat de mens een onuitwisbare invloed heeft op het milieu. Menselijke beslissingen kunnen een grote invloed hebben op bijvoorbeeld populaties vissen. Zo is de grootte van de volwassen kabeljauw in de Noordzee de afgelopen 50 jaar gehalveerd. De ineenstorting van de kabeljauwpopulatie wordt daarbij medeverantwoordelijk gehouden voor de veel lagere vruchtbaarheid van de soort.

Dit is de basis van de huidige discussie. Is de verlaagde vruchtbaarheid het gevolg van overbevissing of een verlaagd voedselaanbod?

Benton: onze studie ondersteund het idée dat zowel overbevissing als voedselaanbod evolutionaire gevolgen hebben. Het herstellen van het milieu alleen is onvoldoende, ook het voedselaanbod zal hersteld moeten worden. Iedere onderbreking in de voedselketen heeft dus gevolgen op de evolutie.............

Volledige studie