heliconius

Plantkundigen geven al jaren aan dat hybridisatie voordelig kan zijn. Uitwisseling van genetisch materiaal tussen soorten kan één van beide soorten een adaptief voordeel opleveren. Zoölogen bleven sceptisch, maar recent onderzoek toont aan door in de dierenwereld vlijtig DNA wordt uitgewisseld.

Onlangs schreef columniste Noor Fiers een bijster interessante column over een krekster, oftewel een vogel die het resultaat leek te zijn van een romance tussen een ekster en een kraai. Nader onderzoek toonde aan dat de krekster een doodgewone kraai met een afwijking was en dat het vogeltje dus niet één van de diersoorten is die het stiekem met een andere diersoort aanlegt.

Niet zo zeldzaam
Lang namen biologen aan dat een kruising tussen soorten vrij zeldzaam was. Maar recente onderzoeken tonen aan dat dat niet het geval is. Maar hoe zit dat nu precies met kruisingen tussen soorten – met een duur woord ook wel hybridisatie genoemd? Wie doen aan hybridisatie? En waarom? In andere woorden: wat levert het ze op?

Vliegenvangers
In Zweden kunt u tijdens een boswandeling genieten van twee soorten vliegenvangers: de Withalsvliegenvanger (Ficedula albicollis) en de Bonte Vliegenvanger (F. hypoleuca). Deze soorten kruisen ook regelmatig en de resulterende hybriden zijn zelfs vruchtbaar. Wanneer deze hybriden paren met één van de ouderlijke soorten, zou dit kunnen leiden tot de uitwisseling van genetisch materiaal tussen soorten. Hakan Tegelström en Hans Gelter van de Universiteit van Uppsala toonden in 1990 aan dat er inderdaad genetisch materiaal tussen de soorten wordt uitgewisseld. Dit proces staat bekend als introgressie.

Jakobskruiskruid. Afbeelding: Rasbak (via Wikimedia Commons).

Jakobskruiskruid. Afbeelding: Rasbak (via Wikimedia Commons).

Plantenonderzoek
Plantkundigen bestuderen introgressie al langer en zien het nut ervan in. Edgar Anderson publiceerde reeds in 1949 een artikel getiteld Introgressive Hybridization, waarin hij suggereert dat het genetische materiaal dat een soort verkrijgt via introgressie wel eens voordelig zou kunnen zijn. In recent onderzoek met diverse plantensoorten, zoals de iris, zonnebloem en Jacobskruiskruid, werd de voorspelling van Anderson bevestigd. Door hybridisatie verkregen deze soorten nieuwe genen die een adaptief voordeel opleverden. Er is dus heel wat bewijs voor adaptieve introgressie gevonden in de plantenwereld. Maar zoölogen bleven sceptisch ten opzichte van mogelijk voordelen van hybridisatie. Recent zijn er echter enkele overtuigende voorbeelden van adaptieve introgressie gedocumenteerd bij dieren. Hoog tijd voor een kort overzicht.

Resistente muizen
In de jaren vijftig gebruikte men het gif warfarine om knaagdieren, zoals muizen en ratten, te bestrijden. Maar net zoals bacteriën resistent worden voor antibiotica, verkregen sommige muizen resistentie voor warfarine door een mutatie in een bepaalde regio van hun DNA. In 2011 toonde Ying Song (Rice University in Houston, Texas) met enkele collega’s aan dat Europese muizen (Mus musculus) resistentie voor warfarine niet zelf ontwikkeld hadden, maar verkregen hadden door middel van hybridisatie met resistente Algerijnse muizen (Mus spretus).

Canis lupus. Afbeelding: Gary Kramer (via Wikimedia Commons).

Canis lupus. Afbeelding: Gary Kramer (via Wikimedia Commons).

Zwarte wolven en witte coyotes
Men weet al lang dat leden van de hondachtigen (familie Canidae), zoals honden, wolven en coyotes, regelmatig kruisen. Dit biedt mogelijkheden voor adaptieve introgressie. In 2009 onderzocht Tovi M. Anderson met haar collega’s de genetische basis van zwarte vacht bij wolven (Canis lupus). Tot hun verbazing bleek het gen dat verantwoordelijk was voor de zwarte vacht afkomstig van honden. De wolven hadden het gen tijdens hun evolutie verloren, maar door hybridisatie met honden was het gen opnieuw in de wolvenpopulatie terecht gekomen. De resulterende zwarte vacht bezorgde de wolven een selectief voordeel in het beboste Noord-Amerika. Een gelijkaardige situatie komt voor bij coyotes (Canis latrans) waar een gen voor witte vacht ook voorkomt bij hondenrassen, zoals Golden Retriever en Labrador. De frequentie van het gen in de populatie coyotes is vooralsnog erg laag. Dus of het ook een adaptief voordeel zal opleveren, vergelijkbaar met de zwarte vacht bij wolven, is nog onzeker.

En gele kippen
Darwin gaf al aan dat de kip afstamt van de Rode Kamhoen (Gallus gallus). Maar de gele huid die we bij onze huis-tuin-en-keuken kippen aantreffen, komt niet voor bij zijn wilde voorouder. Jonas Eriksson en collega’s toonden aan dat de gele huid afkomstig is van een nauw verwante soort, namelijk Gallus sonnerati. De introgressie van het gen voor gele huid heeft waarschijnlijk plaatsgevonden in gevangenschap, omdat beide soorten in het wild niet kruisen.

Het vlindergenus Heliconius (zie de afbeelding bovenaan dit artikel) wordt al jaren bestudeerd om ecologische en evolutionaire vraagstukken op te lossen. In 2012 werd het genoom van drie vlindersoorten uit dit genus in kaart gebracht. Verschillende genen voor de prachtig gekleurde vleugelpatronen werden geïdentificeerd. Verder onderzoek toonde aan dat twee regio’s in het genoom tussen soorten uitgewisseld werden. Deze regio’s zijn essentieel voor mimicrie, het nabootsen van andere soorten om aan predatie te ontsnappen. Het is niet moeilijk om u voor te stellen dat uitwisseling van zulke genen voordelig werkt.

Jente Ottenburghs (1988) heeft sinds zijn Master Evolutie en Gedragsbiologie aan de Universiteit van Antwerpen een brede interesse voor evolutionaire biologie. Sinds mei 2012 werkt hij als PhD-student bij de Resource Ecology Group aan de Universiteit van Wageningen. Meer informatie over zijn onderzoek vindt u hier.