Je leest:

Evolutie in actie: het ontstaan van nieuwe soorten

Evolutie in actie: het ontstaan van nieuwe soorten

Auteur: | 7 mei 2002

Lange tijd werd gedacht dat voor het ontstaan van nieuwe soorten een geografische barrière (zoals een berg of een zee) nodig was, maar recent hebben computermodellen aangetoond dat dit niet altijd nodig is. Dit artikel beschrijft een aantal manieren van soortvorming zonder geografische barrière.

Tegenwoordig wordt er veel aandacht geschonken aan biodiversiteit en dan met name aan het verdwijnen ervan. Veel minder aandacht is er voor het ontstaan van nieuwe soorten. Vaak wordt gedacht dat het ontstaan van soorten een langdurige zaak is. Hieronder wordt beschreven hoe en wanneer het heel snel kan gaan.

Een andere vorm van soortvorming zonder selectie is die waarbij de reproductieve isolatie wordt veroorzaakt door de besmetting met een parasiet, zoals de bacterie Wolbachia. Deze bacterie komt alleen bij insecten voor en veroorzaakt onverenigbaarheid tussen individuen mét de infectie en individuen zonder de infectie of tussen dragers van verschillende rassen van de parasiet. In andere gevallen leidt een infectie met Wolbachia tot ongeslachtelijke voortplanting (parthenogenese) of het omvormen van een mannetje tot een vrouwtje (feminisatie). Bij sluipwespen, bijvoorbeeld, bestaan populaties waarbij vrouwtjeswespen na bevruchting door een mannetje toch alleen maar dochters krijgen als gevolg van ongeslachtelijke voortplanting. Behandeling met antibiotica, zodat de parasiet sterft, levert bij dezelfde vrouwtjes wel zowel zonen als dochters op. Bij het ontstaan van verschillende soortscomplexen wordt een rol gezien voor Wolbachia, onder andere bij fruitvliegen, sluipwespen, snuitkevers en krekels.

Het ontstaan van soorten

De belangrijkste stap bij het ontstaan van soorten is het optreden van reproductieve isolatie, dit is het verschijnsel dat groepen individuen van elkaar gescheiden zijn wat betreft de voortplanting (reproductie). Theorieën over soortvorming verschillen in de manier waarop dergelijke isolatie wordt bereikt. Volgens het klassieke model van soortvorming is reproductieve isolatie het directe gevolg van een geografische scheiding door een fysieke barrière, zoals een berg of een rivier. Dit proces wordt allopatrische soortvorming (Grieks: allos=apart, los patria=vaderland, zie ook afbeelding 1) genoemd. Een van de bekendste voorbeelden van allopatrische soortsvorming vormen de vele soorten paradijsvogels, elk op een eigen eiland in Indonesië en Maleisië. Deze vorm van soortsvorming gaat erg langzaam, schattingen op basis van DNA-verschillen lopen uiteen van 5000 jaar tot 30 miljoen jaar.

In de 20ste eeuw, suggereerde een amerikaanse bioloog dat naast allopatrische soortvorming ook sympatrische soortvorming (Grieks: sym=samen, zie ook afbeelding 1) op kan treden. Dit is een soortvormingsproces zonder fysieke barrière: de dochterpopulaties evolueren binnen één areaal, dat wil zeggen zonder externe barrière. In het vervolg van dit artikel worden een aantal voorbeelden gegeven van sympatrische soortvorming. Omdat hier andere processen een rol spelen dan bij allopatrische soortsvorming kan sympatrische soortsvorming veel sneller gaan, zie hieronder.

Een eerste stap op weg naar het ontstaan van soorten is het ontstaan van rassen of variëteiten. Rassen van eenzelfde soort kunnen onderling wel vruchtbare nakomelingen krijgen (in tegenstelling tot individuen van verschillende soorten), maar verschillen toch in uiterlijk of ecologie. Denk bijvoorbeeld aan de vele honden- of kattenrassen, die allemaal onderling kunnen kruisen, maar die er toch heel verschillend uitzien!

Afbeelding 1. Schematische weergave van allopatrische soortvorming (met geografi-sche barrière, boven) en sympatrische soortvorming (zonder geografische barrière, onder).

Gastheerrasvorming

Een gastheerras is een populatie van een soort die gedeeltelijke reproductief gescheiden is van andere soortgenoten als een direct gevolg van adaptatie (aanpassing) aan een bepaalde waardplant. Waardplanten of gastheren (synoniemen) zijn voedselplanten van herbivoren, zo is koolzaad de waardplant van het koolwitje (rups). Waardplanten worden door planteneters ook vaak gebruikt om op te paren en eitjes op af te zetten. Gastheerrassen worden vaak beschouwd als de eerste stap op weg naar aparte (sympatrische) soorten.

Bij gastheerrasvorming vormt de voedselvoorkeur de basis voor de reproductieve isolatie. Doordat sommige individuen van een soort alleen van gastheer A eten, daarop beter overleven én daarop paren en andere individuen van die soort alleen leven op gastheer B, zullen deze individuen elkaar niet tegenkomen. Hierdoor is er een (ecologische) barrière tegen genetische uitwisseling tussen beide gastheerrassen ontstaan en kunnen de beide rassen zich onafhankelijk van elkaar verder ontwikkelen. Doordat op de ene gastheer bijvoorbeeld kevers met grote kaken en op de andere kevers met kleine kaken een hogere fitness hebben groeien de beide populaties nog verder uit elkaar.

Naast dit effect door natuurlijke selectie kan ook het toeval een rol spelen bij de verdere verwijding tussen de rassen. Een toevallige mutatie die plaatsvindt in het ene ras zal namelijk niet verspreiden in het andere ras vanwege bovengenoemde ecologische barrières. Na verloop van tijd hebben zich in bei-de rassen zoveel van dergelijke mutaties voorgedaan dat individuen van beide rassen niet meer met elkaar kunnen paren, dan zijn de rassen geëvolueerd tot nieuwe soorten.

Een bekend voorbeeld van gastheerrasvorming is dat van een boorvlieg in Amerika (Rhagoletis pomonella). Deze vliegensoort bestaat uit twee rassen: eentje leeft op meidoorn en eentje leeft op appelbomen. Dit is opvallend want appelbomen zijn pas rond 1850 in Amerika geïntroduceerd. Dit betekent dus dat de twee rassen in die korte tijd zijn geëvolueerd! In de powerpoint presentatie die hieronder staat worden vier voorwaarden voor gastheerrasvorming en het gevolg ervan besproken aan de hand van gegevens over het waterleliehaantje (een keversoort).

Diapresentatie

Sexuele selectie en soortsvorming

Sexuele selectie werkt op eigenschappen die de kans op een sexuele partner verhogen, zoals bijvoorbeeld de zang van veel vogels. Dit in tegenstelling tot natuurlijke selectie, dat werkt op eigenschappen die de fitness verhogen, zoals bijvoorbeeld afweer tegen insectenvraat bij planten. Soms werken deze twee selectiemechanisme zelfs tegen elkaar in. Denk bijvoorbeeld aan de staart van een pauw: die helpt niet direct te overleven, maakt de overlevingskans misschien wel kleiner. Toch kon deze grote staart evolueren, en wel omdat vrouwtjes een mannetje met een grote staart aantrekkelijker vinden dat mannetjes met een korte staart (sexuele selectie).

Vaak zijn deze sexuele voorkeuren genetisch bepaald. Als er in een populatie met vrouwtjes met een voorkeur voor mannetjes met een lange staart of een opvallende kleur, een mutatie optreedt zodat dat vrouwtje juist een voorkeur heeft voor mannetjes met een korte staart of een minder opvallende kleur kan de populatie splitsen. Er kan dan een populatie ontstaan met mannetjes met korte staarten en vrouwtjes met een voorkeur voor korte staarten en een populatie met lange staarten en met een voorkeur voor lange staarten.

Hoewel het moeilijk is aan te tonen dat er sprake is geweest van sexuele selectie lijkt dit toch de oorzaak te zijn van soortsvorming bij cichliden (vissen) in het Victoria-meer in Afrika. Er bestaan binnen dit meer veel zogenaamde zustersoorten (soorten die elkaars naaste verwanten zijn) die alleen verschillen in kleur: vaak is bij een soort het mannetje blauw en bij de zustersoort geel. Uit experimenten in aquaria is gebleken dat vrouwtjes van verschillende zustersoorten verschillen in de voorkeur van de kleur van een mannetje.

Sympatrische soortvorming zonder selectie

Naast de bovenstaande soortvormingsprocessen waarbij selectie (natuurlijke of sexuele) belangrijk is, zijn er ook vormen van sympatrische soortvorming waarbij selectie geen rol speelt. Bijvoorbeeld bij hybridisatie, waarbij individuen van verschillende soorten met elkaar paren en nakomelingen produceren. Deze nakomelingen kunnen in sommige gevallen een nieuwe soort vormen, namelijk als ze zelf onderling nakomelingen kunnen krijgen of zich ongeslachtelijk kunnen voortplanten (vooral bij planten). Bijvoorbeeld als de beide oude soorten 2n chromosomen hadden (diploïd waren) en de nieuwe soort 4n (tetraploïd) omdat er bij beide ouders geen volledige meiose heeft plaatsgevonden (poliploidisatie). In andere gevallen heeft de ene soort 2n=4 chromosomen en de andere 2n=6 chromosomen, nakomelingen van een kruising tussen deze twee soorten hebben dan 2n=10 chromosomen (4 van de ene en 6 van de andere, zie ook afbeelding 2). Ook deze nakomelingen kunnen geen nakome-lingen meer krijgen met individuen van de oude soorten.

Beide processen (hybridisatie en polipoïdisatie) zijn vooral bekend van planten, onder andere bij lelie soorten, koolsoorten (bloemkool en koolzaad), en soorten eiken, maar hybridisatie leidend tot soortsvorming komt ook bij dieren voor: onder andere bij veldsprinkhanen en boomkikkers.

<BR CLEAR = "ALL"Afbeelding 2. Het ontstaan van een nieuwe soort door middel van hybridisatie en polipoïdisatie.

Conclusies

De voorbeelden in dit artikel tonen aan dat soortvorming op vele manieren kan plaatsvinden: met een geografische scheiding, zonder geografische scheiding, met natuurlijke of sexuele selectie of zonder selectie. Verder wordt duidelijk dat dit soms heel snel kan gaan: bij het voorbeeld van gastheerrasvorming binnen 150 jaar, bij hybridisatie en besmetting met een parasiet zelfs nog sneller. Daarom zou er naast aandacht voor het verlies van biodiversiteit ook meer aandacht moeten komen voor het ontstaan van biodiversiteit!

Voor vragen n.a.v. dit artikel mail naar:

Dit artikel is een publicatie van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).
© Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI), sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 mei 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.