 |
| prof. Hopi Hoekstra met één van haar muizen. ©Zimmer, Emlen (2013) Evolution, p.192 |
Eén woord in de publicatie van Hopi E. Hoekstra et al trok mijn aandacht: idiosyncratic.
"We observed idiosyncratic changes in allele frequency in the light enclosures, with two of three enclosures showing the expected increases in the ΔSer allele, but the degree of change was minor in all cases." (bron, gratis pdf)Met andere woorden: ze kreeg vreemde, onverklaarbare resultaten, in de zin van: dat hadden we niet verwacht. Als de vachtkleur van muizen een aanpassing is aan de omgeving, dus een donkere kleur een aanpassing aan donkere omgeving, en een lichtere kleur een aanpassing aan lichtere omgeving, dan zou je verwachten dat de frequentie van het lichte allel zou stijgen in de lichte omgeving. Dat heet 'positieve selectie'. Want ze had eerder vastgesteld dat die ene mutatie de belangrijkste oorzaak van een lichtere kleur is. Dus als er positief geselecteerd wordt op kleur, dan moet die variant toenemen. Maar, dat vond ze niet. Wat ze wel vond was dat de frequentie van de lichte mutatie (die kennelijk ook aanwezig was in de donkere populatie muizen) daalde (is negatieve selectie). Dat zou je inderdaad verwachten. Dus die daling klopt.
 |
| Volwassen en embryo's van de muizen in deze studie (Peromyscus) Zimler, Emlen, 2013. p.207. |
Een verklaring voor het vreemde resultaat geeft ze niet. Het is ook tegengesteld aan eerdere uitlatingen van een paar jaar geleden:
"For each of the mutations associated with color change, we also find a signal that's consistent with positive selection," Hoekstra said. "That implies that each of the specific changes to pigmentation is beneficial. This is consistent with the story we are telling, about how these mutations are fine-tuning this trait." (bron: Science Daily, March 14, 2013)Toen benadrukte ze positieve selectie. Met haar laatste studie komt dat er helaas niet uit.
Over het algemeen is positieve selectie nodig om een zeldzame lichte mutant algemeen te maken in een donkere populatie die migreert naar lichtere gebieden. De lichtere omgeving was geologisch relatief recent ontstaan (plm. 6000 jaar geleden) en gekolonialiseerd door donkere muizen. Dus die muizen hadden positieve selectie voor de lichte mutatie nodig. Zo moet het in de afgelopen duizenden jaren gegaan zijn. Ze heeft die positieve selectie in haar experimenten niet kunnen reproduceren. Duurden de experimenten te kort? Zijn er muizen ontsnapt uit de omheining? Waren de aantallen te klein? en zien we toevals effecten? Ik weet het ook niet.
Overigens ben ik erg benieuwd of de muizenpopulatie die van nature in de lichtere gebieden voorkomt ook genetisch aantoonbaar recenter is en inderdaad afstamt van de donkere populatie. Dat is tegenwoordig vrij makkelijk aan te tonen.
Nu komt haar conclusie op het eind van het Science artikel:
"Thus, by documenting allele frequency change over time, we demonstrate strong selection at the genetic level consistent with predictions based on the functional effects of the ΔSer variant."Dat is maar voor de helft waar. Ze zegt er niet bij welke voorspellingen ze precies had. We moeten aannemen dat er ook positieve selectie voor lichte kleur bij zat. Met zo'n vreemd resultaat zou je op z'n minst zoiets moeten zeggen als: "further research is necessary". Bij textbook-waardig paradigmatisch onderzoek (haar onderzoek wordt in tenminste twee evolutiehandboeken als voorbeeld van natuurlijke selectie in het veld besproken), zou je verwachten dat je van te voren je verwachtingen, je hypothese expliciet maakt, daarna de experimenten doet, dan kijkt of de resultaten aan je verwachtingen voldoen, en dan je conclusies trekt. Het is niet sterk om in de uiteindelijke publicatie voorspellingen te doen nadat de resultaten bekend zijn. De voorspelling wordt zelfs niet eens expliciet gemaakt. En in dit geval worden idiosyncratic resultaten gewoon weggelaten uit de conclusie en wordt de hypothese van natuurlijke selectie op de ΔSer variant gewoon als bevestigd gezien. Dat is niet netjes. Het ironische is dat we deze situatie al terugvinden in de openingszin van het artikel:
"Adaptive evolution in new or changing environments can be difficult to predict."Dat het moeilijk te voorspellen is, dat blijkt inderdaad. Die hypothese is bevestigd.
In de laatste zin van het abstract/inleiding schrijft ze:
"... thereby illuminating the process of evolution by natural selection."Ja, het ophelderen van natuurlijke selectie is een meer vrijblijvende uitdrukking. Daar kan ik het mee eens zijn. Maar het is niet correct om een 'Darwin-vriendelijke' conclusie te trekken op grond van deze data. Tsja, sommige mensen denken dat Darwin 365 dagen per jaar 'jarig' is...
Ter verdediging: haar onderzoek is letterlijk voorbeeldig, paradigmatisch, zou je kunnen zeggen. Alleen de onderzoeksresultaten heb je helaas, of gelukkig, niet onder controle.
Het onderzoek wordt vervolgd neem ik aan. Ik zou bijvoorbeeld graag veldwaarnemingen zien die onthullen welke predatoren de muizen bejagen. En hoe ze dat doen. Alleen op het zicht of ook op het gehoor? Alleen 's nachts? En zijn het alleen uilen? Of ook andere roofvogels of roofdieren zoals slangen? Muizen zouden uitgerust kunnen worden met miniature tracking sensors zoals ook gedaan is bij vleermuizen. Dan kun je hun gedrag van minuut tot minuut volgen.
Er zijn vast wel studenten die dat onderzoek voor hun rekening willen nemen als afstudeerproject!
Postscript
Vorig jaar hield Hopi Hoekstra de Darwin Day lecture: |
| Hopi Hoekstra geeft Darwin Day lecture 2018 (bron) |
In de lezing probeert ze met experimentele methodes aan te tonen dat graafgedrag erfelijk is. Erfelijkheid van gedrag is een voorwaarde voor natuurlijke selectie. De tweede voorwaarde is genetische variatie voor dat gedrag. Wanneer aan die voorwaarden zijn voldaan kan natuurlijke selectie het graafgedrag veranderen. Zie: Evolution and Genetics of Precocious Burrowing Behavior in Peromyscus Mice.
Bronnen
- Linking a mutation to survival in wild mice, (abstract), The Hoekstra Lab. De publicatie is gratis als pdf te downloaden.
- One gene, many mutations: Key that controls coat color in mice evolved nine times,Science Daily, March 14, 2013
- Carl Zimmer, Douglas J. Emlen (2013) Evolution, p.191-192, 205-208. Dit is een zeer rijk geïllustreerd en toegankelijk leerboek evolutie. De auteurs behandelen het onderzoek van Hoekstra als een textbook voorbeeld van hoe je evolutieonderzoek verricht. Ondertussen is er een tweede druk verschenen in 2015.
Vorige blogs over dit onderwerp
- Een experiment dat Darwin graag had willen gebruiken als bewijs voor natuurlijke selectie, 12 February 2019 (blog ter gelegenheid van Darwins verjaardag)
