platy

De vorming van nieuwe soorten is een complex proces. Charles Darwin had het over “Het Mysterie der Mysteriën”. Vele wetenschappers hebben heel wat theoretisch en experimenteel werk verricht om inzicht te krijgen in soortvorming. En het mysterie heeft al enkele van zijn geheimen prijsgegeven.

De meest invloedrijke bioloog op het gebied van speciatie is Ernst Mayr, een Duitse ornitholoog. Hij formuleerde bijvoorbeeld het Biologische Soortconcept, dat stelt dat soorten populaties zijn waarvan de individuen vruchtbare nakomelingen kunnen produceren. Dit soortconcept legt de nadruk op reproductieve isolatie. Nieuwe soorten kunnen dan ook enkel ontstaan wanneer twee populaties reproductief geïsoleerd worden van elkaar. Voor Mayr was geografische isolatie de belangrijkste vorm van soortvorming. Wanneer een populatie in tweeën gedeeld wordt door een rivier of een bergketen, dan zullen de twee resulterende populaties los van elkaar verder evolueren. Als na ruime tijd deze populaties terug met elkaar in contact komen, zijn ze zo verschillend geworden dat leden van beide populaties niet meer kunnen kruisen. En volgens het Biologische Soortconcept zijn het dan dus verschillende soorten. Dit model staat bekend als allopatrische speciatie.

Dobzhansky en Muller
Het is reeds aangetoond dat verschillende populaties na een lange periode van geografische isolatie geen leefbare of vruchtbare nakomelingen kunnen produceren. Maar welk genetisch mechanisme zit hierachter? Theodosius Dobzhansky formuleerde in 1934 een model dat door Herman Muller (1942) verder werd uitgewerkt. Neem een populatie organismen met twee genen: A en B. Door een geografische verandering (bijvoorbeeld een rivier) wordt de populatie in tweeën gedeeld. In de eerste populatie vindt er een mutatie plaats waardoor gen A verandert in a. En in de tweede populatie gebeurt iets gelijkaardigs: gen B muteert in b. Beide mutaties doen het goed en nemen toe in frequentie. Later komen beide populaties weer in contact en vinden er enkele kruisingen plaats. Maar de interactie tussen de genen a en b was niet aanwezig in de originele populatie. Het is dus mogelijk dat deze genen niet compatibel zijn en leiden tot onvruchtbaarheid of andere fysieke problemen bij de kruisingen. Dit model, dat luistert naar de naam Dobzhansky-Muller incompatibiliteiten, is ondertussen bevestigd voor diverse organismen, zoals de fruitvlieg (Drosophila), zandraket (Arabidopsis) en gist (Saccharomyces).

Het Dobzhansky Muller model. Afbeelding: Wu & Ting, 2004.

Het Dobzhansky Muller model. Afbeelding: Wu & Ting, 2004.

Melanomen
Een goed gedocumenteerd voorbeeld vinden we terug bij vissen van het genus Xiphophorus. Enkele soorten in dit genus hebben zwarte vlekken op de huid. Maar sommige kruisingen tussen Platy (X. maculatus) en Zwaarddrager (X. helleri) ontwikkelen kwaadaardige melanomen. Onderzoekers identificeerden de genen die hiervoor verantwoordelijk zijn. De vorming van de melanomen is het gevolg van een overexpressie van het Tu-gen. Een tweede gen (R) zorgt normaal gezien voor een gecontroleerde expressie van Tu. De Platy bezit beide genen, waardoor de zwarte vlekjes mooi gevormd worden. Maar in het genoom van de Zwaarddrager zijn deze genen niet aanwezig. Kruisingen tussen beide soorten leveren dus soms individuen op met het Tu gen, maar zonder het R gen om de expressie te controleren. Deze vissen ontwikkelen daarom melanomen. Een schoolvoorbeeld van het Dobzhansky Muller model.

Links de zwaarddrager (Foto:  Ltshears, via Wikimedia Commons) en rechts Platy (Foto: Marrabbio2, via Wikimedia Commons).

Links de zwaarddrager (Foto: Ltshears, via Wikimedia Commons) en rechts Platy (Foto: Marrabbio2, via Wikimedia Commons).

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. En neem ook eens een kijkje op zijn blog waarop – hoe kan het ook anders – de evolutie eveneens centraal staat.