Vlinders lijken op elkaar. Dat wil zeggen, binnen één soort hebben alle individuen praktisch dezelfde verhouding tussen vleugelgrootte en lichaamsmassa. Kennelijk is het uitermate onvoordelig om van de optimale verhouding af te wijken. Maar tussen diverse vlindersoorten bestaan juist zeer grote verschillen.
Is dat het werk van natuurlijke selectie, of spelen beperkingen in de ontwikkeling daarbij een rol? Dat vraagt evolutionair bioloog prof. Paul Brakefield van de Universiteit Leiden zich af. Daarom probeert hij experimenteel het vlinderfenotype te veranderen. Bezit de vlinderpopulatie genoeg genetische variatie om almaar grotere vleugels en kleinere lichamen, of omgekeerd, te kunnen maken? En laat het bouwplan dat toe? De verhouding tussen lichaamsgewicht en vleugeloppervlak is namelijk van belang voor de energiehuishouding, het vlieggedrag en het uithoudingsvermogen van vlinders.
Een experiment met vlinder Bicyclus anynana, het Afrikaans zandoogje, lijkt te bewijzen dat natuurlijke selectie heel sterk is (Science, 11 februari). Samen met Bas Zwaan en twee Amerikaanse collega’s creëerde Brakefield eerst extreme vlinders door kunstmatige selectie. In twaalf vlindergeneraties kruisten de onderzoekers alleen met individuen die een klein lichaam hadden met grote vleugels of juist een groot lichaam met kleine vleugels. Op die manier was het mogelijk om vlinders te kweken met voorvleugels of lichaamsmassa waarvan de verhouding sterk was toegenomen, of juist afgenomen.
Een opmerkelijk resultaat, omdat alle individuen in de originele vlinderpopulatie praktisch dezelfde ratio hadden. ‘Voor het menselijk oog zijn deze veranderingen subtiel, maar in statistische termen zeer indrukwekkend. Het was wel een behoorlijk sterke selectie’, geeft Brakefield toe. ‘Maar we konden in twaalf generaties extreme morfologie krijgen die afwezig was in de originele vlinders. In dit geval was er niets dat natuurlijke selectie belemmerde.’
Hierna kregen de extreme vlinders de gelegenheid om, in concurrentie met wildtype vlinders, voortplantingspartners te zoeken. Het bleek dat hun fitness dramatisch was afgenomen. De vlinders met een afwijkende vleugel/massa-ratio paarden drie keer minder dan hun wilde soortgenoten.
‘We moeten nog precies uitzoeken waar het verschil door veroorzaakt wordt. Misschien slagen de mannetjes er door hun afwijkende vorm niet zo goed in om vrouwtjes te volgen, maar misschien kiezen vrouwtjes ook wel minder graag een mannetje met een afwijkende vorm.’
In een vervolgonderzoek, dat nog gepubliceerd moet worden, toonde de groep van Brakefield aan dat het ook mogelijk is om in een paar generaties de voor- en achtervleugel van vlinders genetisch te ontkoppelen. Ook hier resulteert kunstmatige selectie in individuen met extreme vleugelafmetingen.
‘Dit heeft mij wel verbaasd’, vertelt Brakefield. ‘Beide vleugels zijn genetisch praktisch identiek, dezelfde genen spelen een rol bij de ontwikkeling ervan. Toch is het mogelijk om in 13 generaties extreme morfologie krijgen.’
Voorlopig moet Brakefield concluderen dat natuurlijke selectie tot veel in staat is. Maar hij sluit niet uit dat hetzelfde experiment over veel meer generaties wel degelijk tegen een grens aan zou lopen. Een gebrek aan genetische variatie bijvoorbeeld, waardoor vleugels niet groter kunnen worden.
‘Wat ik belangrijk vind aan dit onderzoek is dat we een raamwerk hebben geschapen waarmee evolutionaire beperkingen losgekoppeld kunnen worden van natuurlijke selectie. Het is verleidelijk om te denken dat alles wat je ziet in de evolutie is ontstaan, doordat het ’gevraagd’ is door het milieu. Maar ik denk dat het veel meer een balans is tussen natuurlijke selectie en andere processen, zoals beperkingen van het bouwplan. Met dit soort experimenten kunnen we daar achter komen.’