Nieuw onderzoek onderschrijft het idee dat soorten of populaties klimaatverandering alleen kunnen overleven als ze veel individuen tellen.

Dat melden onderzoekers in het blad Proceedings of the Royal Society B. Ze baseren zich op experimenten met zee-egels.

Experiment
De onderzoekers vingen 25 wilde zee-egels. Onder hen bevonden zich meerdere vrouwtjes die samen zo’n 200.000 eitjes voortbrachten. De larven die daar uit voortkwamen, werden in verschillende aquaria geplaatst. Het water in die aquaria was in mindere of meerdere mate verzuurd. Vervolgens keken de onderzoekers hoe het de larven verging. Tot hun verbazing bleken zeldzame genetische variaties waar slechts een klein aantal larven over beschikten, van cruciaal belang te zijn om in extreem verzuurd water te kunnen overleven. Wanneer de onderzoekers het water waarin larven leefden extreem zuur maakten, nam de frequentie waarmee deze genvarianten voorkwamen, toe (zie kader).


Klimaatverandering gaat gepaard met uitdagingen. En sommige soorten hoeven wellicht niet te evolueren om deze uitdagingen het hoofd te bieden. Ze kunnen bijvoorbeeld migreren. Of bepaalde fysiologische processen – zoals zweten – opkrikken. Maar veel soorten hebben die keuze niet en kunnen alleen overleven door te evolueren. Dat gaat – in grove lijnen en met de zee-egel als voorbeeld – als volgt. Het water waarin een zee-egel leeft, verzuurt. Dat is een probleem voor het harde, met stekels bedekte pantser van de zee-egel. Want dat lost in zuurder water gemakkelijker op. Maar in de enorme populatie zee-egels zijn er een paar met een genvariatie die er voor zorgt dat hun pantser beter tegen dat zuurdere water bestand is. Deze zee-egels hebben betere overlevingskansen en dus ook een betere kans om nageslacht – met diezelfde genvariaties – op de wereld te zetten. Het resultaat? De frequentie waarmee deze genvariaties binnen de populatie voorkomt, neemt toe. En generatie na generatie wordt er middels deze natuurlijke selectie gewerkt aan een populatie die beter bestand is tegen zuurder water.

Verrassend
“We waren heel verrast toen we zagen dat zeldzame genetische variaties zo belangrijk waren om in water met een extreem lage pH-waarde te overleven,” vertelt onderzoeker Reid Brennan aan Scientias.nl. “Deze zee-egelsoort krijgt in het wild regelmatig met lage pH-waardes te maken en we verwachtten dan ook dat de variaties die op een lage pH-waarde reageren vrij veel voor zouden komen. We ontdekten ook wel enkele variaties die veel voorkwamen, maar het grootste deel was zeldzaam. Dat betekent dat zelfs soorten die waarschijnlijk wel in staat zijn om te evolueren en verzuring van de oceaan te boven kunnen komen, dat alleen kunnen dankzij zeldzame genetische variaties. Het in stand houden van deze zeldzame variaties is belangrijk en de beste manier om dat te doen is door grote populaties in stand te houden.”

Ark van Noach-strategie
Het staat haaks op de ‘Ark van Noach-strategie’, losjes gebaseerd op het bekende Bijbelverhaal. “Het verhaal stelt in feite dat God besluit om de aarde onder water te zetten en iedereen en alles op de aarde te doden, omdat mensen slecht zijn en er een nieuw begin moet worden gemaakt. Voor God dat doet, besluit Hij dat één persoon – Noach – een grote ark moet bouwen en van elke soort een mannetje en een vrouwtje in de ark moet plaatsen, zodat deze dieren de wereld na de overstroming opnieuw kunnen bevolken,” legt Brennan uit. “De ‘Ark van Noach-strategie’ verwijst naar het idee om twee individuen – een mannetje en een vrouwtje – te gebruiken om een populatie of soort nieuw leven in te blazen. Ik moet opmerken dat niemand voor deze aanpak pleit, maar dat deze vooral gebruikt wordt om te illustreren dat kleine populaties het niet goed zullen doen in een wereld waarvan het klimaat snel verandert. ” Iets wat het onderzoek van Brennan en collega’s onderschrijft. “Bij een geringe populatie-omvang is er minder ‘voer’ voor evolutie en een kleinere kans dat zeldzame, nuttige genetische variaties voorhanden zijn.”

De zee-egel
Het onderzoek van Brennan en collega’s beperkt zich tot zee-egels. Daar zijn meerdere goede redenen voor, zo vertelt Brennan aan Scientias.nl. “Ze komen overvloedig voor langs de westkust van de VS en zijn een belangrijk onderdeel van hun ecosysteem. Ook zijn ze geweldig als je een beter begrip wil krijgen van evolutie. De soorten hebben grote leefgebieden waarin de omstandigheden uiteenlopen, wat betekent dat ze van nature veel genetische variatie kennen en dat is in feite bouwmateriaal voor evolutie. Door die genetische variaties zijn de soorten waarschijnlijk ook in staat om in verzuurde oceanen te overleven en evolueren, wat ze heel geschikt maakt om te onderzoeken hoe mariene soorten in het wild kunnen evolueren. Met het oog op onze experimenten is het ook heel nuttig dat zee-egels zich in het laboratorium voort kunnen planten en honderdduizenden individuen voort kunnen brengen die we kunnen gebruiken.”


Andere soorten
Hoewel het onderzoek zich beperkt tot zee-egels acht Brennan het zeker niet ondenkbaar dat de conclusies ervan ook gelden voor andere soorten. “Het is heel waarschijnlijk dat andere soorten – terwijl het klimaat blijft veranderen – voor hun overleven en evolutie ook bouwen op zeldzame genetische variaties.”

Uit het onderzoek van Brennan en collega’s rolt een duidelijk advies. “Zorg dat populaties groot blijven en bescherm hun huidige leefgebied.” Brennan benadrukt daarbij dat het handhaven van grote populaties natuurlijk altijd wenselijk is. “Maar onze studie bewijst dat dat met name belangrijk is om soorten in staat te stellen om extreme gebeurtenissen – die naarmate het klimaat verder verandert steeds vaker zullen plaatsvinden – te overleven.”