Razendsnelle evolutie. Gewoon tussen de flatgebouwen of op een met toeristen gevuld plein. Het gebeurt!

Steden nemen een steeds groter deel van het aardoppervlak in beslag. De mens is natuurlijk niet de enige soort die er leeft: dieren en planten vinden er ook hun weg. En wetenschappers ontdekken steeds meer dieren en planten die zelfs in de stad gedijen. Onder meer dankzij specifieke aanpassingen aan de stedelijke omgeving. Deze aanpassingen zijn soms al in het DNA te vinden.

“Steden zijn extreme leefomgevingen; de temperatuur is verhoogd, er is vervuiling en lawaai, er is kunstmatig licht en vrijwel alles is gemaakt uit ondoordringbare materialen”

Urbane evolutie is in volle gang
Evolutie kenmerkt zich door de vaak geleidelijke veranderingen in kenmerken van soorten. Deze zijn van generatie op generatie ontwikkeld en kunnen leiden tot het ontstaan van nieuwe soorten. Geleidelijke veranderingen vinden plaats door aanpassingen op de leefomgeving. Steden zijn extreme leefomgevingen; de temperatuur is verhoogd, er is vervuiling en lawaai, er is kunstmatig licht en vrijwel alles is gemaakt uit ondoordringbare materialen. Omdat deze leefomgeving anders is dan de leefomgeving waar soorten oorspronkelijk vandaan komen, sterven veel soorten uit. Sommige soorten overleven steden wel door het ontwikkelen van aanpassingen aan de urbane omstandigheden.

Voorwaarden om te overleven in steden
Niet alle soorten kunnen overleven in steden. Hier is preadaptatie voor nodig, zo stelt Menno Schilthuizen, evolutiobioloog en onderzoeker aan Naturalis Biodiversity Center en auteur van het onlangs verschenen boek ‘Darwin in de stad‘. Preadaptatie is een voorwaarde die een soort moet hebben om in een stad terecht te komen. Er moet iets zijn in steden dat de soort herkent. Stadsduiven komen bijvoorbeeld van nature niet in Nederland voor, maar in rotsachtige gebieden. Door het domesticeren zijn duiven waarschijnlijk in steden terecht gekomen. Duiven hebben in steden een habitat gevonden die fysiek lijkt op de rotsen waar ze van nature vandaan komen. Hierdoor waren duiven gepreadapteerd. Soorten die niet gepreadapteerd zijn zullen nooit of in ieder geval niet snel naar steden komen.

Stadsduiven op één van de bekendste pleinen in Londen: Trafalgar Square. Afbeelding: CGP Grey (via Wikimedia Commons).

Natuurlijke selectie in steden
Mensen creëren een nieuwe leefomgeving, waarop dieren en planten aanpassingen ontwikkelen. Deze aanpassingen kunnen in het gedrag van soorten zijn, maar ook in uiterlijke kenmerken. Dit wordt vaak vastgelegd in de erfelijke eigenschappen in genen. Organismen erven deze eigenschappen van ouders en zo worden erfelijke eigenschappen binnen een soort doorgegeven. Genen zijn segmenten van het DNA die bijvoorbeeld bepalen hoe een organisme er uitziet, reproduceert, beweegt en omgaat met stress. Genen bepalen dus wat voor eigenschappen een organisme heeft. Individuen met eigenschappen die gunstig zijn voor een specifieke leefomgeving hebben een grotere kans om te overleven. Deze eigenschappen komen binnen een soort dan meer voor. Dit wordt natuurlijke selectie genoemd. Als soorten door preadaptatie in steden overleven kan natuurlijke selectie plaatsvinden. Duiven hebben zich bijvoorbeeld na preadaptatie nog extra geëvolueerd door zich aan te passen aan vervuilde omstandigheden (zie kader).

De evoluerende duif
Door vervuiling van bijvoorbeeld fabrieken zijn er zware metalen in steden, welke stadsduiven binnenkrijgen. Stadsduiven hebben meer donkere veren in vergelijking met de duiven die in natuurlijkere omstandigheden leven. Donkere veren bevatten cellen met meer melanine. Melanine bindt aan metalen en zorgt ervoor dat de metalen minder schade aanrichten. Hierdoor zijn donkere veren gunstiger voor stadsduiven en zijn ze bezig te evolueren naar een donkere duif die beter bestand is tegen de zware metalen.

Maar is het echt evolutie?
Het was Darwin die zei dat evolutie niet in een mensenleven waargenomen kan worden. De zogeheten urbane evolutie bewijst het tegendeel. Urbane evolutie laat namelijk zien dat evolutionaire veranderingen van soorten binnen de korte tijd dat steden bestaan, heeft plaatsgevonden. Maar kunnen we bij urbane evolutie wel daadwerkelijk spreken over ‘echte evolutie’? Binnen soorten is genetische variatie altijd aanwezig. Genetische variatie wil zeggen dat er meerdere varianten van dezelfde genen zijn. Bij stadsduiven bijvoorbeeld zijn er zowel genetische varianten voor lichte als donkere veren aanwezig. Wanneer er verandering in leefomgeving plaatsvindt, kunnen gunstige genetische varianten al aanwezig zijn in een soort. Deze gunstige varianten zullen vervolgens vaker voorkomen. Dit wordt ook wel ‘zachte selectie’ genoemd en gaat vaak over subtiele veranderingen. Mede door deze zachte selectie kan urbane evolutie zo snel gaan. Aan de andere kant kan urbane evolutie ook ontstaan door nieuwe mutaties, wat ook wel ‘harde selectie’ genoemd wordt. Mutaties zijn veranderingen in het DNA en ontstaan bij toeval in genen. Dit houdt in dat mutaties genen zo kunnen veranderen, dat ook een eigenschap verandert. Als deze eigenschap op dat moment gunstig is voor de leefomgeving, zullen individuen met deze eigenschap een grotere kans hebben om te overleven. Beide vormen van selectie zorgen voor verandering van eigenschappen. Natuurlijke selectie zorgt er dan voor dat deze eigenschappen ofwel zeldzamer of algemener worden afhankelijk van de leefomgeving. De kleine evolutionaire stappen zullen over langere tijd uitgroeien tot grotere genetische veranderingen. Uiteindelijk kan dit leiden tot nieuwe soorten. Dit maakt dat urbane evolutie wel degelijk evolutie is.

Een ander voorbeeld van stadsevolutie is de hagedis Anolis cristatellus. Het verschil van de stadshagedissen is in het DNA vastgelegd en is onafhankelijk in drie verschillende steden geëvolueerd. Afbeelding: Morgan Hoftijzer.

De toekomst van urbane evolutie
Steden nemen in grootte maar ook in aantal toe. Urbane evolutie zal daarom ook verder gaan. Uiteindelijk zullen er waarschijnlijk planten- en diersoorten zijn die alleen nog maar in steden leven. Dit is alleen wel een klein gedeelte van de biodiversiteit, aangezien diersoorten zich zowel in de stad moeten kunnen vestigen (preadaptatie) als zich moeten kunnen aanpassen (selectie). Des te meer steden groeien, des te meer de natuurlijke habitat verdwijnt. Er zijn heel veel soorten die niet overleven in steden. Om biodiversiteit in stand te houden is het daarom belangrijk om natuurlijke habitat zoveel mogelijk te behouden.

De mens speelt dus een belangrijke rol in de urbane evolutie. En dat realiseren we ons misschien niet altijd. Sterker nog: misschien is het voor het eerst dat je nadenkt over evolutie in de stad. Want bij het woord evolutie denk je toch vaak aan langdurige processen die zich diep in bossen of andere natuurlijke habitats ontvouwen. “Evolutie duurt niet altijd heel lang,” vertelt Schilthuizen. “Om evolutie te zien, hoef je niet altijd ver te reizen of fossielen te bestuderen. Het proces van evolutie gebeurt heel dichtbij.”

Morgan Hoftijzer (1994) doet nu de master Cancer, Stem Cells and Developmental Biology, met extra focus op wetenschapscommunicatie en – educatie, aan de Universiteit Utrecht. Het artikel hierboven heeft zij geschreven voor het vak Public Science Communication. Momenteel is zij bezig met een educatieve stage bij Naturalis. Ze hoopt na haar afstuderen een baan te vinden binnen de wetenschapscommunicatie en/of -educatie.