Veranderen om niet te hoeven veranderen; een metafoor uit de ecologie

Prof. dr. Louise Vet
Bijzonder hoogleraar Evolutionaire Ecologie Wageningen Universiteit en directeur Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW)

De eigenschappen van alle levende wezens op aarde zijn voor een groot deel genetisch vastgelegd in hun DNA, een mooie en unieke ‘streepjescode' waarmee niet alleen alle soorten maar ook alle individuen zich van elkaar onderscheiden. Ieder individu is genetisch net weer een beetje anders. Deze variatie is het speelveld van een proces dat we aanduiden met natuurlijke selectie. De meeste individuen hebben in een gunstig milieu een grote voortplantingscapaciteit. Een vlieg kan in zijn leven wel duizenden eieren leggen, maar als die allemaal tot wasdom zouden komen zou de hele planeet binnen de kortste tijd bedekt zijn met vliegen. Dat gebeurt niet, omdat er in elk milieu sterfte plaatsvindt vóórdat het merendeel van de individuen zich voortplant. Sommigen van de ‘overlevers' zijn een beetje succesvoller dan anderen. De winnaars krijgen de meeste nakomelingen en geven hun genetische aanleg door aan de volgende generaties, ‘ survival of the fittest' . Dit proces van natuurlijke selectie heeft geleid tot de fantastische aanpassingen in gedrag, vorm en functie die we overal in de natuur zien: de onvoorstelbare snelheid van een cheeta, de stroomlijn van een vis, de scherpe ogen van een valk. Het zijn genetisch vastgelegde adaptaties aan een bepaalde omgeving waarin de organismen leven en functioneren. IJsberen op het ijs, bacteriën die bij 130°C rondom vulkanen in de diepzee leven en droogteminnende cactussen in de woestijn. Het gevolg van evolutie door natuurlijke selectie.

Een sterke genetische aanpassing aan een bepaalde omgeving heeft uitgesproken voordelen voor een organisme als deze omgeving stabiel is: alleen dan zal een genotype vorm geven aan een organisme met de grootste kans op overleving en voortplanting. Maar als de omgeving plotseling sterk verandert, kan het flink mis gaan. Bij zware verstoringen zoals bij de vernietiging van leefgebieden - tegenwoordig vrijwel altijd door de mens veroorzaakt - is er geen uitweg mogelijk. Het (meestal) langzame proces van evolutie via natuurlijke selectie kan hier geen oplossing bieden en de soort zal uit het gebied verdwijnen en in het ergste geval uitsterven. Een vis op het droge is immers ten dode opgeschreven en zonder tropische regenwouden zullen er geen orang-oetans meer in het wild zijn. In zijn documentaire ‘ An inconvenient truth' wijst Al Gore bijvoorbeeld op de negatieve effecten van klimaatverandering op biologische systemen. Hij illustreert dit met Nederlands onderzoek aan zangvogels (Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). Nu de lente zoveel vroeger begint, missen de vogels de heel tijdelijke piek van de rupsen die door de hogere temperatuur al eerder zijn uitgekomen. De rupsen zijn het belangrijkste voer voor hun jongen. Ook al is er genetische variatie tussen vogels in de datum waarop ze hun eerste eieren leggen, de verandering in de legdatum van de vogels is onvoldoende om zich aan deze snelle klimaatsverandering aan te passen. Met als gevolg een drastische vermindering van het broedsucces van de vogels.

Maar niet alle omgevingsveranderingen zullen een dergelijk dramatisch gevolg hebben. De natuur varieert immers en kleine omgevingsveranderingen zijn heel gewoon, ook tijdens het leven van een individu. Het ene jaar is warmer, natter of voedselrijker dan het andere. Organismen kunnen zich redden door een proces dat we ‘fenotypische plasticiteit' noemen: een mogelijkheid voor geringe aanpassing tijdens het leven van het individu. Een kamerplant die op een donkere plek wordt gezet, gaat langere stengels maken op zoek naar licht. Bij een verblijf hoog in de bergen gaan we meer rode bloedlichaampjes maken om onze zuurstofvoorziening op peil te houden. Bij zware arbeid komt er eelt op onze handen. Het is een niet-genetische aanpassing die dan ook niet van ouder op kind wordt doorgegeven. De mate van plasticiteit van een individu is weer wel genetisch vastgelegd en ontstaan door evolutie als aanpassing aan een natuurlijke variabele omgeving. Het ene individu is plastischer dan het andere en ook dit kan zijn ‘ fitness ' flink bepalen.

Het lijkt zo mooi, maar deze aanpassingen aan een dikwijls suboptimale omgeving zijn niet zonder kosten. Het organisme spendeert er immers energie aan die het nu niet aan andere essentiële zaken kan besteden. Het is buigen om niet te hoeven breken. Als de omgevingsdruk afneemt en de noodzaak tot fenotypische aanpassing vermindert, zal het organisme dus ook weer snel terugvallen op het oude, genetisch vastgelegde, patroon.

Een mooi voorbeeld van tijdelijke aanpassing en terugkeer naar aangeboren gedrag vinden we in het zoekgedrag van sluipwespen. Deze parasitaire insecten leggen hun eieren in andere insecten, eufemistisch gastheren genoemd. Deze gastheren zijn na parasitering ten dode opgeschreven en doen er alles aan om niet gevonden te worden. Om hun slachtoffers toch te kunnen vinden, maken de sluipwespen dankbaar gebruik van de geur van het voedsel van hun gastheren. Ze hebben een aangeboren voorkeur voor de geur van het voedsel waar hun favoriete gastheer meestal van vreet, bijvoorbeeld een bepaalde plantensoort. Als deze planten niet aanwezig zijn, omdat de omgeving tijdelijk is veranderd, heeft het sluipwespvrouwtje een probleem en zal ze op zoek moeten naar alternatieve planten waar haar gastheer wellicht ook van vreet. Vindt ze die, dan wordt ze beloond met een succesvolle parasitering die haar nakomelingen zal bezorgen. Op het moment dat ze haar eieren legt, leert ze meteen de geur van de nieuwe plant en ontwikkelt daar soms zelfs een voorkeur voor, boven haar aangeboren keuze! Het is een associatief leerproces, vergelijkbaar met de bekende experimenten van Pavlov die zijn hond leerde een bel te associëren met eten, de beloning. Bij een volgende zoektocht kan de sluipwesp die geleerde geur goed gebruiken als er nog meer van deze planten met gastheren aanwezig zijn in de omgeving. Als dit echter niet het geval is en de volgende zoektochten geen nieuwe beloningen meer opleveren, zal ze de nieuw geleerde plantengeur weer vergeten en terugkeren naar haar aangeboren geurvoorkeur.
Het zijn net mensen...