 |
| Charles Darwin geb. 12 feb 1809 |
Vandaag 12 februari 2019 is het 210 jaar geleden dat Charles Darwin, de grondlegger van de evolutietheorie, geboren werd. Darwin had het graag geweten wat ik ga schrijven. Hij had het graag in de Origin of Species opgenomen. Dat weet ik zeker.
 |
| Twee muizen van dezelfde soort met verschillende kleur |
In Science van 1 feb 2019 verscheen een redactioneel artikel
'Testing evolutionary predictions in wild mice'.
Daarin wordt een publicatie besproken waarin alle mogelijke aspecten onderzocht werden van natuurlijke selectie van de vachtkleur van muizen in het wild.
Het was bekend dat in de natuur twee varianten van een bepaalde muizensoort voorkomen. En dat er gebieden zijn met donkere en lichtere ondergrond. In de gebieden met lichtere ondergrond komen meer lichtere muizen voor en in de donkere gebieden meer donkere muizen. Het ligt dus voor de hand om te concluderen dat de vachtkleur een aanpassing is aan de omgeving. Immers, heb je een kleur die contrasteert met de omgeving dan zien op het oog jagende roofvogels je eerder. En wordt je vaker gepakt. Muizen met een betere schutkleur zullen vaker overleven. Tot zo ver de theorie.
 |
| De biochemische en genetische oorzaak van kleur. Links: wildtype, Rechts: mutant © Science 2019 |
De onderzoekers wilden de onderste steen boven hebben. Is het echt natuurlijke selectie? Hoe kun je dat aantonen? Ze hebben een grootschalig experiment gedaan in de natuur. Ze hebben donkere muizen en lichtere muizen gevangen en uitgezet in omheinde veldjes in lichtere en donkere gebieden. Dus zo kwamen er donkere muizen te leven in lichtere gebieden, en lichtere muizen in donkere gebieden. Daarna hebben ze steeds steekproeven genomen hoe het met ze ging. Het bleek dat muizen met een kleur die contrasteerde met de omgeving in aantal achteruit gingen. Uit eerder onderzoek was gebleken dat in die gebieden uilen voorkomen die op muizen jagen.
Het kan toeval zijn dat de vachtkleuren verschilden in de verschillende gebieden. Dat hebben ze met statische tests uitgesloten. De verschillen waren niet random. Een statistisch significante afwijking van random verandering is natuurlijke selectie.
Maar is het niet subjectief om vachtkleur op het oog vast te stellen? Dat hebben ze opgelost met een spectrofotometer die objectief verschillen in kleurintentsiteit meet.
Of uilen die verschillen zagen is vastgesteld met plastic muizenmodellen met de zelfde kleurverschillen. Door beschadigingen aan de plastic modellen konden de onderzoekers zien dat na verloop van tijd de muismodellen aangevallen waren.
Is de vachtkleur 100% erfelijk? Ze hebben door het complete DNA van de muizen te screenen vast kunnen stellen welke genen er bij betrokken waren. En hoe de mutant muis met de lichtere kleur genetisch verschilde. Het bleek dat de mutant een eiwit dat verantwoordelijk was voor de kleur had waarin het aminozuur Serine ontbrak. Een heel klein verschil dus. Een puntmutatie.
Hoe werkt die mutatie precies? Ze hebben vervolgens in het lab opgehelderd hoe dat biochemisch in zijn werk gaat (in bovenstaande afbeelding schematisch weergegeven). Dus de relatie afwijkend eiwit en kleur is vastgesteld. Om het compleet te maken hebben ze individuele haren onder de microscoop gelegd.
Om er helemaal zeker van te zijn dat specifiek die ene puntmutatie de (belangrijkste) oorzaak van het kleurverschil was hebben ze die ene mutatie met genetische modificatie technieken aangebracht bij (donkere) muizen van dezelfde soort. Een state-of-the-art techniek. Toen bleek die ingreep dezelfde kleurverschillen op te leveren als in de natuur. Er is dus een oorzakelijk verband tussen die ene mutatie en vachtkleur. Wat niet uitsluit dat er meerdere genen bij betrokken zijn.
Wat zou kun je nog meer doen? Ideaal zou zijn om op video vast te leggen dat uilen of andere roofvogels die muizen in het wild pakken. Ik geloof dat ze dat niet gedaan hebben met hun plastic muizen in het veld. Ook zou ik met experimenten bewezen willen zien hoe uilen in het donker tamelijk subtiele kleurverschillen kunnen zien. En welke roofvogels er eventueel nog meer op muizen jagen.
Hoe dan ook de onderzoekers hebben in de loop der jaren met genetisch, moleculair-genetisch, populatie-genetisch, genome, ecologisch, biochemisch en fysisch onderzoek aangetoond dat de vachtkleur door natuurlijke selectie aangepast wordt aan de natuurlijke omgeving. En dat er fitness verschillen zijn.
Darwin zou deze resultaten onmiddellijk opgenomen hebben in het eerste hoofdstuk van zijn Origin of Species ter aanvulling van zijn voorbeelden van kunstmatige selectie van postduiven. Dat kan nu niet meer. Wat wel kan is dit opnemen in de evolutie handboeken. Dat is precies gebeurd met eerdere studies naar deze muizensoort. In Bergstrom en Dugatkin Evolution vond ik 6 pagina's gewijd aan deze muizen. In de volgende druk kan het nu aangevuld worden met het recentste vervolgonderzoek.
Bronnen
- Fanie Pelletier (2019) Testing evolutionary predictions in wild mice, Science, 1 Feb 2019. (Dit is het redactioneel commentaar)
- Rowan D. H. Barrett et al (2019) Linking a mutation to survival in wild mice. Science, 1 Feb 2019 (dit is het research artikel)
- Carl Bergstrom en Lee Alan Dugatkin Evolution, 2012. Paragraaf: Natural selection and Coat Color in the Oldfield Mouse, pp.66-72.(dit is een recent evolutie handboek)
Nog gefeliciteerd Gert met Darwin’s geboortedag.
ReplyDeleteEen uitgebreid onderzoek om natuurlijke selectie te bewijzen.
Ik was kort geleden nog eens in de spandrel van Gould gedoken, je-weet-wel, de klacht tegen adaptionisten.
Er komen twee vragen op:
Hoe weet je nu wie van de twee de mutant is en wie het wild-type? Dat er een puntmutatie is is duidelijk, maar waarom is de lichte muis de mutant? Omdat wij grijze muizen gewend zijn in onze verstedelijkte omgevingen?
Zo heb je bruine beren en ijsberen. Het zijn twee soorten die overigens wel kunnen kruisen dacht ik.
Zouden uilen, die ’s nachts jagen, dit verschil in kleur kunnen opmerken? Gaan ze niet meer af op beweging om dan scherp te stellen op de prooi wel of niet lichter van kleur?
Overigens dat gedeelte over het beschadigen van de nepmuizen is niet helemaal duidelijk.
Marleen, dank voor je commentaar. Ik heb voor het gemak de lichte vorm de mutant genoemd. Dat doen de auteurs niet geloof ik. De reden is dat het lichtere gebied geologisch jonger is, recenter ontstaan. Dus noodzakelijkerwijs moeten dan de muizen dat gebied hebben gekolonialiseerd hebben. De lichte mutant zou dan in lage frequentie
ReplyDeletein de donkere populatie voorkomen.
Jouw voorbeeld van ijsberen en bruine beren is goed vergelijkbaar: (bruine) beren hebben poolgebieden gekoloniseerd, en de witte is de mutant en is in frequentie toegenomen.
Het onderzoek gaat over 1 muizensoort in het zuid-oosten van Amerika. Geldt niet voor alle muizensoorten. Hangt sterk af van de lokale situatie: grondsoort, predatoren, etc.
Ja, inderdaad: dat uilen s nachts die kleurverschillen kunnen zien, dat schijnen ze vastgesteld te hebben, maar daar zou ik zelf ook wel eens uitgebreider veldonderzoek naar willen zien. Zonder dat is het onderzoek niet compleet.
Ja, dat van die beschadigde plastic muizen vindt ik ook niet overtuigend. Het is een begin. Er moet vervolg onderzoek komen met automatisch camera's ed.
Dank voor je antwoord Gert.
ReplyDeleteMisschien als het vastgesteld is dat uilen die kleurverschillen zien dan kunnen we daar wel op vertrouwen. Er bestaat wellicht een referentie in het research artikel naar een ander artikel waarin dat uitgezocht is.