Niet vaak zien wetenschappers de evolutie in realtime in actie. Ze waren dus ook geweldig enthousiast toen ze een paar slakken op een klein rotsachtig eilandje in Zweden zagen evolueren tot een totaal andere populatie die dertig jaar eerder was verdwenen. De verandering was verbijsterend.
In 1988 werd de Koster-archipel, een groep eilanden voor de westkust van Zweden getroffen door een giftige algenbloei. De zeeslakken die op een 3 vierkante meter grote rots in de archipel leefden, werden weggevaagd. Op zich niet iets heel ernstigs, die dingen gebeuren. Maar het bood wetenschappers wél een interessant onderzoeksonderwerp: ze introduceerden een nieuwe populatie van dezelfde slakkensoort op de rots en gingen kijken wat er gebeurde. Dat was nog extremer dan ze hadden voorspeld. De slakken evolueerden in no time op zo’n manier dat ze opvallend veel gingen lijken op de populatie die drie decennia eerder verloren was gegaan. Zo zagen ze dus de evolutie voor hun ogen gebeuren.
Een bijzonder experiment
Voor de komst van de giftige algen waren de eilanden en hun kleine rotsen de thuisbasis van grote en diverse populaties zeeslakken van de soort Littorina saxatilis. Maar waar de slakkenpopulaties die ook op de grotere eilanden gedecimeerd waren, binnen twee tot vier jaar herstelden, lukte dat niet met de populaties op de kleinere rotseilandjes.
Mariene ecoloog Kerstin Johannesson van de Universiteit van Göteborg zag daarom een unieke kans. In 1992 herintroduceerde zij de L. saxatilis-slakken in hun oude habitat op de rotsen. Daarmee startte ze een experiment dat meer dan dertig jaar later verstrekkende gevolgen zou hebben.
Krab- en golfslakken
L. saxatilis is een veelvoorkomende zeeslak langs de kust van de Noord-Atlantische Oceaan, waar verschillende populaties eigenschappen hebben ontwikkeld die zijn aangepast aan hun omgeving. Denk aan hun grootte, schelpvorm, schelpkleur en gedrag. De verschillen zijn het grootst tussen de zogenaamde krab- en golfslakken. Deze diertjes zijn geëvolueerd op plekken waar ze bedreigd worden door krabben óf waar golven hen dreigen weg te spoelen en juist geen krabben zijn.
Golfslakken zijn daarom meestal klein en hebben een dunne schelp met specifieke kleuren en patronen, een grote en ronde opening en ze kruipen onbevreesd rond. Krabslakken daarentegen zijn een stuk groter, hebben dikkere schelpen zonder patronen en een kleinere, meer langwerpige opening. Krabslakken gedragen zich ook voorzichtiger, omdat ze bang zijn voor de krabben.
Cruciale buren
De Zweedse Koster-archipel is de thuisbasis van deze twee verschillende types L. saxatilis-slakken, die vaak naast elkaar voorkomen op hetzelfde eiland of enkel gescheiden zijn door een paar honderd meter zee. Vóór de giftige algenbloei van 1988 bevolkten golfslakken de rotsen, terwijl vlakbij zowel krab- als golfslakken leefden. Dat laatste zou cruciaal blijken. Toen Johannesson zag dat de populatie golfslakken op de rotsen volledig was weggevaagd door de giftige algen, besloot ze in 1992 om slakken terug te brengen naar een van deze rotsen, maar dit keer van het krabtype. Met een tot twee generaties per jaar verwachtte ze terecht dat de krabslakken zich aan hun nieuwe omgeving zouden aanpassen.
Snel en hevig
“Onze collega’s zagen al binnen het eerste decennium van het experiment bewijs voor de aanpassing van de slakken”, zegt onderzoeker Diego Garcia Castillo van het Institute of Science and Technology Austria (ISTA). “Gedurende de dertig jaar van het experiment konden we duidelijk voorspellen hoe de slakken eruit zouden zien en welke genen betrokken waren. De transformatie was snel en hevig”, voegt hij eraan toe.
De slakken ontwikkelden deze eigenschappen echter niet volledig vanaf nul. Onderzoeker Anja Marie Westram van de Noorse Nord University legt uit: “Een deel van de genetische diversiteit was al aanwezig in de oorspronkelijke krabslakpopulatie, maar met een lage prevalentie. Dit komt doordat de soort in het recente verleden vergelijkbare omstandigheden heeft meegemaakt. De toegang van de slakken tot een grote genenpool stimuleerde de snelle evolutie.”
Over zee drijven
In de eerste paar generaties na hun verplaatsing naar de rots veranderden de slakken al hun vorm om zich aan te passen aan hun nieuwe omgeving. Maar de populatie begon ook snel genetisch te veranderen. De onderzoekers konden de omvang en richting van de genetische veranderingen voorspellen.
Ze toonden aan dat de snelle transformatie van de slakken mogelijk te danken was aan twee complementaire processen: een snelle selectie van eigenschappen die al in beperkte mate aanwezig waren in de verplaatste krabbenslakpopulatie en een genenuitwisseling met de nabijgelegen golfslakken die eenvoudig 160 meter over zee konden drijven om de rots te bereiken.
Klimaatverandering
In theorie weten wetenschappers dat een soort met genoeg genetische variatie zich sneller kan aanpassen aan veranderingen, maar weinig studies hebben dit echt in het wild gevolgd. “Dit werk stelt ons in staat om beter te kijken naar evolutie en te voorspellen hoe een populatie eigenschappen kan ontwikkelen die in het verleden afzonderlijk zijn geëvolueerd onder vergelijkbare omstandigheden”, zegt Garcia Castillo.
Het team wil nu leren hoe soorten zich kunnen aanpassen aan bijvoorbeeld vervuiling en klimaatverandering. “Niet alle soorten hebben toegang tot grote genenpools en het ontwikkelen van nieuwe eigenschappen vanaf nul is een heel langzaam proces. Aanpassing is erg complex en onze planeet wordt ook geconfronteerd met extreme weersomstandigheden, klimaatverandering, vervuiling en nieuwe parasieten”, zegt Westram. “Misschien helpt dit onderzoek mensen ervan te overtuigen om een aantal natuurlijke leefgebieden te beschermen, zodat soorten hun genetische variatie niet verliezen”, besluit Westram.
Ondertussen gaat het uitstekend met de slakken op de rots. De populatie die Johannesson in 1992 naar het eilandje bracht is uitgegroeid tot ongeveer duizend gezonde exemplaren.
