De rendieren op Spitsbergen zijn een slag apart. Ondanks de enorme inteelt en beperkte genetische diversiteit wisten ze zich keer op keer in recordtijd aan te passen aan extreme omstandigheden. De wetenschap spreekt van een genetische paradox. Maar vreest ook dat de dieren de klimaatcrisis niet zullen overleven.
Het is nog maar 7000 jaar geleden dat het eerste rendier naar Spitsbergen – of Svalbard – trok, waarschijnlijk vanuit Rusland via Nova Zembla en de Franz Josef-eilanden. Het waren niet meer dan een paar dieren die zich wisten te vestigen op de steenkoude archipel. Een slechte start volgens de evolutietheorie, aangezien inteelt snel kan zorgen voor schadelijke mutaties en genetische varianten, die tot ziekte en dood leiden.
Razendsnelle aanpassing
“Van alle rendiersoorten die in het hoge noorden zijn gevonden kent het Svalbard-rendier de meeste inteelt en de laagste genetische diversiteit”, vertelt Nicolas Dussex, onderzoeker aan de NTNU, de Technisch-natuurwetenschappelijke Universiteit van Noorwegen in Trondheim. Maar dat heeft de rendieren er niet van weerhouden om zich te ontwikkelen tot een op dit moment gezonde populatie van meer dan 20.000 beesten.
“Ondanks hun gebrekkige genetische diversiteit zijn ze erin geslaagd om een aantal aanpassingen te ontwikkelen aan het leven in het poolgebied. Ze zijn bijvoorbeeld kleiner en hebben kortere poten dan andere noordelijke rendier- en kariboesoorten”, vertelt Dussex. Ook het vermogen om mossen te verteren bij gebrek aan korstmossen hebben ze zich snel eigengemaakt. Verder pasten ze hun biologische klok aan om tegen de extreme variatie in de seizoenen op Svalbard te kunnen. Het is daar immers in de winter volledig donker en in de zomer alleen maar licht.
Bijna genekt door de bottleneck
Om erachter te komen wat deze dieren zo anders maakt dan hun verwanten op het vasteland hebben de onderzoekers van de NTNU genetische monsters geanalyseerd van 91 rendieren. “Populaties op geïsoleerde eilanden zijn meestal klein en erg handig om genetische problemen te bestuderen. De Svalbard-rendieren hebben minstens 7000 jaar geïsoleerd geleefd en kennen een hoge mate van inteelt. Bovendien waren ze aan het begin van de vorige eeuw bijna uitgestorven door de jacht”, vertelt collega, professor Michael Martin.
Het bijna uitsterven van een soort, waarbij slechts enkele exemplaren met hun unieke genetische varianten overleven, wordt in de biologie een bottleneck genoemd. En lang niet alle dieren komen daar uit. Hoe het de rendieren toch lukte om deze bottleneck te overleven? Dat brengt ons bij de genetische paradox. “We hebben te maken met een populatie die kampt met een hoge mate van inteelt, wat meestal slecht nieuws is voor zo’n kleine groep dieren. Maar inteelt kan ook juist voordelig zijn voor de populatie, omdat schadelijke mutaties daardoor snel verdwijnen”, legt Martin uit.
Het zijn de Habsburgers niet
“We associëren inteelt vaak met een slechte gezondheid en genetische afwijkingen, denk aan adellijke families als de Habsburgers”, vertelt Dussex aan Scientias.nl. “Er zit echter een positieve kant aan. Zo komen schadelijke mutaties namelijk sneller aan het licht.” Als er veel inteelt is, erft het nageslacht vaker schadelijke mutaties van zowel de moeder als de vader. Het kroost heeft daardoor meer genetische ziektes en een slechtere gezondheid. “Het gevolg is dat deze dieren of mensen die na inteelt ontstaan zich óf niet voortplanten óf jong sterven.” Zo worden de gevaarlijke mutaties minder vaak doorgegeven aan volgende generaties en verdwijnen ze geleidelijk uit populaties. “Met andere woorden: hoewel inteelt slecht is voor het individu, kan het goed zijn voor de populatie als geheel. Dit proces wordt ‘zuivering’ of ‘purging’ genoemd. Paradoxaal genoeg kan inteelt op de lange termijn dus juist voordelig zijn”, aldus Dussex.
Deze zuivering kon met de rendieren op Svalbard zo snel plaatsvinden om twee redenen, legt de onderzoeker uit. “Onze data laten zien dat ‘purging’ werd gefaciliteerd doordat slechts een heel klein aantal dieren de archipel zo’n 7000 jaar geleden koloniseerde, plus dat de populatie relatief klein bleef gedurende duizenden jaren.”
Veelzijdige beestjes
De rendieren op Spitsbergen zijn niet de enigen die dit hebben meegemaakt. Het is ook waargenomen bij een papegaaiensoort in Nieuw-Zeeland. “We waren niet compleet verbaasd door de resultaten, omdat we het eerder ook al hadden gezien bij de bedreigde kakapo, maar wat ons wel verbaasde is dat ondanks de erg lage genetische diversiteit vergeleken met andere rendieren, deze subsoort zich wist aan te passen aan de omstandigheden op Svalbard. Meer onderzoek is nodig om het tempo van de adaptatie te kunnen vaststellen, maar dit op zichzelf wijst al uit dat zelfs kleine populaties met weinig genetische diversiteit zich kunnen aanpassen aan een veranderend klimaat”, zegt de onderzoeker.
Dit is belangrijk om te weten. De kennis over de rendieren op Spitsbergen en de papegaaien in Nieuw-Zeeland kan veranderen hoe we kijken naar de effecten van genetische bottlenecks, legt Dussex uit. “Wat we nog niet goed weten is hoe snel zulke schadelijke mutaties verdwijnen. Daar gaan we verder naar kijken door DNA-monsters te onderzoeken die afkomstig zijn van botresten en geweien van dieren die duizenden jaren geleden leefden. Zo kunnen we erachter komen of deze mutaties snel verdwenen, in een paar eeuwen, of dat het heel geleidelijk gebeurde, gedurende enkele duizenden jaren”, verklaart de wetenschapper. Ook hoopt hij te achterhalen hoe juist de gunstige mutaties zich ontwikkelden, die de Svalbard-rendieren hielpen om zich aan te passen aan het unieke ecosysteem.
Doet het klimaat het rendier de das om?
Want dat kan allemaal belangrijk zijn voor de toekomst. De vraag is namelijk of de rendieren ook de allergrootste crisis aankunnen, die van de huidige klimaatverandering. Vrijwel nergens warmt de Aarde zo snel op als in het poolgebied. “Hoewel we weten dat de rendieren op Svalbard zich relatief snel hebben aangepast aan een compleet nieuwe omgeving toen ze de eilanden koloniseerden, zouden ze nu weleens in de problemen kunnen komen door de snelle opwarming. Ze zijn mogelijk simpelweg te veel genetische variatie kwijtgeraakt.”
Waarom het de rendieren verder niet zou lukken om zich aan te passen aan de huidige klimaatverandering? “Dat is op basis van de huidige data lastig te voorspellen, maar we weten wel dat de soort zich niet in heel korte tijd aanpaste aan de nieuwe omstandigheden op Svalbard, zoals de variatie in daglengte gedurende de seizoenen, het klimaat en het voedsel. Dat duurde mogelijk enkele duizenden jaren. Terwijl nu de temperatuurstijging en de toename van neerslag veel sneller gaan, het is meer een kwestie van decennia. Daardoor komen de rendieren onder grote druk te staan. We kunnen niet uitsluiten dat ze zich weten aan te passen, maar in evolutionaire termen is dit een extreem korte periode. Dus dat is wel zorgwekkend.”
Dat geldt voor vele dieren op Aarde, die maar moeilijk kunnen migreren nu klimaatverandering het leven lastig maakt voor hen. “Maar deze studie levert een betere basis om te leren hoe snel soorten zich kunnen aanpassen aan een nieuwe omgeving”, klinkt het tot besluit.
