Het leven kan ‘een manier vinden’, maar de manier waarop levende wezens evolueren is geen netjes en ordelijk proces. In plaats van een nette stamboom met rechte lijnen die voor elke nieuwe generatie worden toegevoegd, is de geboorte van een nieuwe soort in werkelijkheid veel ingewikkelder. Nieuw onderzoek naar een vlindersoort gevonden in het Amazonegebied laat zien hoe ingewikkeld deze evolutionaire lijnen zijn. Hybriden tussen sommige soorten kunnen nieuwe soorten vlinders voortbrengen die genetisch verschillen van de oudersoort en hun eerdere voorouders. De bevindingen worden beschreven in een onderzoek dat op 17 april in het tijdschrift werd gepubliceerd Natuur.
De derde hybride
In het onderzoek concentreerde het team zich op felle kleuren Heliconius een geslacht van vlinders gevonden in Midden- en Zuid-Amerika. Ze vormen een gebruikelijk model om te bestuderen hoe vlinderpatronen zijn geëvolueerd vanwege de grote verscheidenheid aan vleugels binnen de groep. In een brief uit 1861 aan Charles Darwin verwijst natuuronderzoeker Henry Walter Bates naar Heliconius vlinders gevonden in de Amazone als “een kijkje in het laboratorium waar de natuur haar nieuwe soort voortbrengt”.
Voor een meer diepgaande beoordeling Heliconius’ evolutie heeft het team in deze nieuwe studie de kracht van sequencing van het hele genoom benut. Alle levende organismen hebben DNA dat bestaat uit vier nucleotidebasen: adenine, thymine, cytosine en guanine. Als je de basenvolgorde kent, kun je de unieke DNA-vingerafdruk van een organisme identificeren, een patroon genoemd. Sequencing bepaalt deze patronen en sequencing van het hele genoom in het laboratorium kan in één proces de volgorde van deze basen bepalen.
[Related: You might have more in common with the sea lamprey than you realize.]
Het sequencen van het hele genoom toonde aan dat er ongeveer 180.000 jaar geleden een hybridisatie-gebeurtenis plaatsvond Heliconius melpomenen de voorouder van vandaag Heliconius pardalinus vlinders. Deze gebeurtenis bracht een derde hybride soort voort, genaamd Heliconius elevatus. Hoewel afgeleid van hybriden, H. elevatus is ook een speciaal soort vlinder en heeft zijn eigen individuele kenmerken. Deze omvatten kleurpatroon, vleugelvorm, vliegeigenschappen, partnerkeuzemethode en meer. Alle drie deze verschillende soorten vliegen nu samen over de Amazone en wijzen op meer bewijs dat hybriden niet altijd zo onvruchtbaar zijn als ooit werd gedacht.
“Historisch gezien werd hybridisatie gezien als een slechte zaak die niet bijzonder belangrijk was als het om evolutie ging”, zei co-auteur en bioloog van de Harvard Universiteit, Neil Rosser, in een verklaring. “Maar wat de genomische gegevens hebben aangetoond, is dat hybridisatie tussen soorten in feite wijdverbreid is. In de afgelopen tien tot vijftien jaar heeft er een paradigmaverschuiving plaatsgevonden in termen van het belang van hybridisatie en evolutie.”
Een evolutionaire verrassing
Volgens het team kan dit de manier veranderen waarop we naar soorten en soortvorming kijken. Wetenschappers geloofden over het algemeen dat hybridisatie de creatie van nieuwe soorten remde. Hybride organismen worden vaak ongezond of steriel geboren en kunnen zich niet voortplanten, vooral niet als ze worden geboren met twee verschillende geslachtschromosomen. De meeste soorten zijn geen perfect intacte vaste eenheden, maar wisselen in plaats daarvan veel DNA uit en kunnen als “redelijk ondoordringbaar” worden beschouwd. Evoluerende soorten wisselen feitelijk voortdurend genen uit en dit kan de evolutie van nieuwe geslachten teweegbrengen.
‘Meestal wordt aangenomen dat soorten reproductief geïsoleerd zijn. Ze kunnen geen hybriden produceren die reproductief vruchtbaar zijn”, zegt James Mallet, co-auteur van het onderzoek en bioloog van de Harvard Universiteit.
Dit is een ander geval voor Heliconius vlinders. Ze laten zien dat hybridisatie niet zomaar plaatsvindt, maar zelf de evolutie van een nieuwe soort heeft veroorzaakt. Hoewel er nu bewijs is van hybridisatie tussen soorten, is het moeilijk te bevestigen of hybridisatie betrokken is bij soortvorming.
[Related: Butterflies can remember specific flower foraging routes.]
“De vraag is: hoe laat je twee soorten samenvallen en haal je een derde soort uit die ineenstorting?” zei Mallet.
Dit nieuwe onderzoek biedt wetenschappers de volgende stap in het begrijpen hoe hybridisatie en soortvorming in de evolutie werken. Het zou ook een rol kunnen helpen spelen in de biodiversiteitscrisis van de planeet, aangezien een volledig begrip van de vraag wat we eigenlijk bedoelen met ‘soorten’ op genetisch niveau belangrijk is voor natuurbehoud. Het kan ook helpen bij het begrijpen van de dragers van bepaalde ziekten. Meerdere soorten muggen brengen malaria over, en hoewel ze nauw verwant zijn, weten we nog steeds niet hoe ze op elkaar inwerken of hoe ze op een bepaalde manier nieuwe hybriden creëren. Heliconius vlinders werken.
Net als bij de evolutie zelf zal dit studiegebied zich blijven ontrafelen naarmate biologen meer te weten komen over wat een soort werkelijk tot een soort maakt.