Hoewel Charles Darwin dacht dat het proces van evolutie plaatsvond over geologische tijdschalen, hebben we ondertussen voorbeelden gezien van dramatische adaptieve evolutie die zich voltrekt over slechts een handvol generaties. Hoe snel gaat evolutie?
Bij adaptieve evolutie veroorzaakt natuurlijke selectie genetische veranderingen in eigenschappen die de overleving en reproductie van individuele organismen bevorderen. Hoewel Charles Darwin dacht dat het proces plaatsvond over geologische tijdschalen, hebben we voorbeelden gezien van dramatische adaptieve evolutie gedurende slechts een handvol generaties. Er is een mot die veranderde van kleur als reactie op luchtvervuiling, stroperij heeft sommige olifanten ertoe gebracht hun slagtanden te verliezen en vissen hebben weerstand ontwikkeld tegen giftige chemicaliën.
Het is echter nog steeds moeilijk te zeggen hoe snel adaptieve evolutie zich momenteel voltrekt. We weten ook niet of het een rol heeft gespeeld in het lot van populaties die worden uitgedaagd door veranderingen in het milieu.
Om de snelheid van adaptieve evolutie in het wild te meten, hebben wetenschappers gedurende tientallen jaren 19 populaties vogels en zoogdieren bestudeerd. Ze ontdekten dat ze twee tot vier keer zo snel evolueerden als in eerder werk werd gesuggereerd. Dit toont aan dat adaptieve evolutie een belangrijke rol kan spelen in hoe de eigenschappen en populaties van wilde dieren in relatief korte tijd veranderen.
Hoe meet je de snelheid van evolutie?
Hoe meten we hoe snel adaptieve evolutie plaatsvindt? Volgens de “fundamentele stelling van natuurlijke selectie” komt de hoeveelheid genetisch verschil in “geschiktheid” om te overleven en zich voort te planten tussen individuen in een populatie ook overeen met de mate van adaptieve evolutie van de populatie. Die fundamentele stelling is al 90 jaar bekend, maar bleek in de praktijk moeilijk toe te passen. Pogingen om de stelling te gebruiken in wilde populaties zijn zeldzaam geweest en worden geplaagd door statistische problemen.
De auteurs van de nieuwe studie werkten samen met 27 onderzoeksinstellingen om gegevens te verzamelen van 19 wilde populaties die lange tijd zijn gevolgd, sommige sinds de jaren vijftig. Generaties onderzoekers verzamelden informatie over de geboorte, paring, voortplanting en dood van elk individu in deze populaties. Samen vertegenwoordigen die gegevens ongeveer 250.000 dieren en 2,6 miljoen uur veldwerk.
Vervolgens hebben ze kwantitatieve genetische modellen gebruikt om de “fundamentele stelling” op elke populatie toe te passen. In plaats van veranderingen in elk gen bij te houden, gebruikt kwantitatieve genetica statistieken om het netto-effect vast te leggen dat voortkomt uit veranderingen in duizenden genen.
Nakomelingen zijn gemiddeld 18,5 procent “beter” dan hun ouders
De onderzoekers hebben ook een nieuwe statistische methode ontwikkeld die beter bij de gegevens past dan eerdere modellen. Van de 19 populaties ontdekten ze dat genetische verandering als reactie op selectie gemiddeld verantwoordelijk was voor een toename van 18,5% per generatie in het vermogen van individuen om te overleven en zich voort te planten.
Dit betekent dat nakomelingen gemiddeld 18,5% “beter” zijn dan hun ouders. Anders gezegd: een gemiddelde bevolking zou een verslechtering van de kwaliteit van haar omgeving met 18,5% kunnen overleven. (Dit kan veranderen als genetische respons op selectie niet de enige factor is die in het spel is; daarover hieronder meer.)
Gezien deze snelheden, ontdekten de wetenschappers dat adaptieve evolutie de meest recente veranderingen in eigenschappen van wilde dieren (zoals grootte of reproductieve timing) zou kunnen verklaren. Andere mechanismen zijn ook belangrijk, maar dit is sterk bewijs dat evolutie naast andere verklaringen moet worden overwogen.
Wat betekent dit voor de toekomst?
Wat betekent dit voor de toekomst? Zal evolutie dieren helpen zich aan te passen in een tijd waarin natuurlijke omgevingen over de hele wereld dramatisch veranderen als gevolg van klimaatverandering en andere krachten?
Helaas, dat is waar de dingen lastig worden. Het onderzoek nam alleen genetische veranderingen als gevolg van natuurlijke selectie in overweging, maar in de context van klimaatverandering zijn er andere krachten in het spel.
Ten eerste zijn er andere evolutionaire krachten (zoals mutaties, toeval en migratie). Ten tweede is de verandering van het milieu zelf waarschijnlijk een belangrijkere motor achter de demografie van de bevolking dan genetische verandering. Als het milieu blijft verslechteren, leert de theorie ons dat adaptieve evolutie over het algemeen niet in staat zal zijn om volledig te compenseren.
Ten slotte kan adaptieve evolutie zelf de omgeving veranderen die toekomstige generaties ervaren. In het bijzonder, wanneer individuen met elkaar wedijveren om een hulpbron (zoals voedsel, territorium of partners), zal elke genetische verbetering leiden tot meer concurrentie in de populatie.
(kg)