Binnen de populatie komt inteelt zo vaak voor dat het genoom van individuele visjes voor het leeuwendeel identiek is.

De devil’s hole-tandkarper is een vis die – zoals de naam al aangeeft – in een helse omgeving leeft. Opgesloten in een diepe kalksteengrot in de Amerikaanse Mojave-woestijn leven zo’n 263 exemplaren onder barre omstandigheden. In een nieuwe studie hebben onderzoekers voor het eerst het genoom van acht devil’s hole-tandkarpers in kaart gebracht. En tot hun grote verbazing blijken de vissen zich op immense schaal schuldig te maken aan inteelt.

Barre omstandigheden
Tandkarpers komen over de hele wereld voor. Ze houden vooral van afgelegen en geïsoleerde kleine meertjes waar voor andere vissen vaak onleefbare en te extreme omstandigheden heersen. Ongeveer dertig soorten leven in warme, zoute woestijnbronnen, waaronder in Devils Hole in de Amerikaanse staat Nevada. Hier zijn voedselbronnen schaars, waardoor het blauwe dwergvisje vrijwel altijd op het randje van de hongerdood bungelt. Bovendien zijn hier de zuurstofconcentraties zo laag, dat andere vissen gelijk het loodje zouden leggen. Het leefgebied van de devil’s hole-tandkarper is ten slotte klein. Sterker nog, het visje leeft in het kleinste habitat op aarde!

Inteelt
Een nieuwe studie beschrijft nu het extreme effect dat deze barre en geïsoleerde omstandigheden hebben gehad op de genetische diversiteit van de devil’s hole-tandkarper. Nadat onderzoekers zich over de genomen van acht exemplaren hadden gebogen, ontdekten ze dat gemiddeld 58 procent van het genoom identiek is. En dat is schrikbarend veel. Het betekent dat seks met familieleden onder deze populatie heel gewoon is. “Het niveau van inteelt is gelijk aan wat er zou gebeuren als vier tot vijf generaties broers en zussen zich met elkaar zouden voortplanten,” aldus onderzoeker David Tian.

Een wilde devil’s hole-tandkarper foerageert langs een mat van Spirogyra-algen – het belangrijkste voedsel voor de paar honderd vissen die in de slechts 20 m2 grote woestijnbron Devils Hole in Nevada leven. De visjes zijn slechts 2,5 cm groot en leven mogelijk al duizenden jaren in geïsoleerde en kleine vijvertjes, waardoor hun genetische diversiteit door inteelt is teruggebracht tot een van de laagste van alle bekende gewervelde dieren. Afbeelding: Olin Feuerbacher/USFWS/USFWS

Inteelt vormt in de meeste gevallen een grote bedreiging voor het voortbestaan van een soort. De heersende opvatting is namelijk dat in kleine populaties schadelijke mutaties kunnen accumuleren. Dat is voor de devil’s hole-tandkarper niet anders. “De mate van inteelt is in hun geval gelijk of zelfs ernstiger dan wat we bij andere geïsoleerde populaties zien, denk aan de Afrikaanse berggorilla en de Indiase tijger,” zegt onderzoeker Christopher Martin. “Dit resulteert waarschijnlijk ook bij de devil’s hole-tandkarper in een verminderde gezondheid.”

Lage genetische diversiteit
Hoe het zo ver heeft kunnen komen? Dat heeft deels te maken met menselijke bemoeienis. In de jaren zestig en zeventig pompten lokale boeren en ontwikkelaars grondwater op, waardoor het waterpeil in het leefgebied van de devil’s hole-tandkarper fors daalde. Uiteindelijk waren er in 2013 nog maar 35 wilde exemplaren in leven. De populatie heeft zich sindsdien gelukkig wel enigszins hersteld. Overigens zijn mensen niet helemaal verantwoordelijk voor het gebrek aan genetische diversiteit. Onderzoekers hebben namelijk ook het genoom van een tandkarper uit 1980 gesequenced. En ook deze vis vertoonde een grote mate van inteelt en beperkte genetische diversiteit. Dit betekent dat de populatieomvang van tandkarpers mogelijk al honderden, zo niet duizenden jaren schommelt.

Verdwenen genen
Het resultaat hiervan is dat vijftien genen volledig uit het genoom van de devil’s hole-tandkarper zijn verdwenen. Vijf van die verdwenen genen lijken paradoxaal genoeg betrokken te zijn geweest bij de aanpassing van de vis aan zuurstofarme omgevingen. Wat hier precies de consequentie van is, weten de onderzoekers (nog) niet. “We zijn in toekomstig werk van plan te bestuderen wat deze verdwijning heeft bewerkstelligd,” zegt Martin. “Heeft het de tolerantie voor zuurstofarme omgevingen verhoogd, of juist verlaagd? In denk dat beide scenario’s momenteel even aannemelijk zijn.”

Op dit moment doet de devil’s hole-tandkarper het in het wild goed. Maar de ontdekte lage genetische diversiteit kan problemen gaan opleveren naarmate klimaatverandering, versnippering van leefgebied en menselijke invloeden blijven toenemen. In het licht van deze bedreigingen kunnen de nieuwe genoomsequenties goed van pas komen. Het stelt wetenschappers en natuurbeschermers namelijk in staat de gezondheid van de inheemse populatie in de gaten te houden – en waar nodig in te grijpen. “Dankij de nieuwe genomische gegevens krijgen we niet alleen een idee van de genetische diversiteit, maar kunnen we ook specifiek naar inteelt en mutatiebelasting kijken,” zegt Tian. “Op die manier kunnen we beter voorspellen hoe het deze soort in de toekomst zal vergaan en wat we moeten doen om de vis voor uitsterven te behoeden.”