© Copyright Menno Schilthuizen Nieuwe soorten uit een laboratoriumflesje Dezer dagen zwermen de fruitvliegjes weer rond de groenbak: troetelkindjes van de genetica, maar ook geliefd studie-object voor evolutiebiologen. De laatste tijd wordt Drosophila steeds vaker ingezet bij het ophelderen van een van de grootste raadsels van de evolutie: het ontstaan van nieuwe soorten. MENNO SCHILTHUIZEN (Oorspronkelijk verschenen in de Volkskrant, 6 juni 1995.) Copulaties bekijken bij 53.348 fruitvliegjes is niet ieders idee van spannend wetenschappelijk onderzoek. Toch is dit wat Andrés Moya, Agusti Galiana en Francisco Ayala tien jaar lang deden. Het kostte hun drie onderzoeksbeurzen, maar leverde wel een publikatie op in het aprilnummer van de Proceedings of the National Academy of Sciences USA. De onderzoekers, van de Universiteiten van Valencia en van Californië, zetten hun monster-experiment op touw om een theorie over het ontstaan van nieuwe soorten nader te onderzoeken. Want, hoewel Darwins On The Origin of Species al dateert van het midden van de vorige eeuw, weten we nog maar bitter weinig over juist dat onderwerp, het ontstaan van soorten. Natuurlijk is bekend dat het uiterlijk van dieren en planten in de loop der tijd verandert door aanpassing. Daardoor ziet een paard van nu er niet meer zo uit als een paard van miljoenen jaren geleden. Maar het splitsen van soorten, het ontstaan van twee nieuwe soorten uit één voorouder, is een probleem van een heel andere orde. Seksuele isolatie, daar draait het om. Want verschillende soorten kruisen niet met elkaar. Het opwerpen van zulke kruisingsbarrières is een even cruciale als mysterieuze stap bij soortvorming. Biologen hebben er in de loop der jaren talloze theorieën over bedacht, maar twee daarvan, founder-effect en reinforcement geheten, waren de laatste tijd erg in het nieuws. En dat niet alleen in positieve zin. 'Er zijn geen overtuigende aanwijzingen voor het bestaan van reinforcement', aldus een specialist een paar jaar geleden in een boek over soortvorming. Over founder-effect schreef een ander in hetzelfde boek: 'Sterke theoretische argumenten maken het onwaarschijnlijk dat deze manier van soortvorming in de natuur effectief is.' Theorieën te over dus, maar feiten nauwelijks. Geen wonder, want soortvorming is een traag verlopend proces, dat in de natuur maar zelden geobserveerd kan worden. De drie Spaans/Amerikaanse onderzoekers besloten daar wat aan te doen. Met fruitvliegjes probeerden ze soortvorming in het laboratorium na te bootsen. Ze waren vooral geïnteresseerd in founder-effect. Deze theorie werd in de jaren veertig bedacht door de evolutiebioloog Ernst Mayr, en kende sindsdien een grote populariteit. De theorie gaat als volgt. Stel, een eiland of een andere afgelegen plek wordt ontdekt door een zeer klein aantal kolonisten. Dit kunnen fruitvliegjes zijn, maar het verhaal gaat evengoed op voor vogels, slakken of andere organismen. Deze founders planten zich snel voort, en al spoedig is de habitat gevuld met hun nakomelingen. Interessant wordt het, wanneer de genetische opbouw van de founders niet representatief geweest blijkt te zijn voor de soort als geheel. Als bepaalde erfelijke eigenschappen toevallig oververtegenwoordigd zijn of juist ontbreken, zullen hun nakomelingen op deze kenmerken flink afwijken van de populatie waaruit de founders stammen. Volgens theoretische modellen kan een dergelijke situatie leiden tot een 'genetische revolutie'. De genen in de nieuwe populatie moeten zich reorganiseren om weer een harmonieus geheel te vormen. Ook genen die de partnerkeuze bepalen, kunnen zo veranderen. Dieren uit de nieuwe populatie verliezen dan de mogelijkheid om te paren met die uit de voorouderpopulatie, en soortvorming is een feit. Dat is de theorie. En de praktijk? Met één of enkele paartjes fruitvliegen als kolonisten begonnen de onderzoekers 59 laboratoriumpopulaties, elk verdeeld over tien kweekflesjes. Op gezette tijden--ongeveer een keer per jaar--werden de experimentele populaties met elkaar en met de voorouderpopulatie gekruist. Wanneer de vliegjes een voorkeur bleken te hebben om te paren met dieren uit hun eigen populatie in plaats van met dieren uit een andere populatie, dan werd dit aangemerkt als seksuele isolatie, een mogelijk begin van soortvorming. Een aantal malen vonden de onderzoekers zulke seksuele isolatie. Toch zijn ze er niet van overtuigd, daadwerkelijk beginnende soortvorming te hebben waargenomen. 'Als je duizenden experimenten doet', zo schrijven de auteurs, 'vind je altijd wel een paar significante resultaten, die dus gewoon door het toeval verklaard kunnen worden.' Uiteindelijk overleefden vier observaties de statistiek. Hierbij was dus echt sprake van seksuele isolatie. Een mager resultaat voor zo'n grootschalig experiment. Maar betekent dit nu dat het founder effect toch een klein beetje werkt? Moya, Galiana en Ayala denken van niet. 'De weinige gevallen van seksuele isolatie bleken niet stabiel: een paar generaties later was het effect alweer verdwenen.' Ze concluderen dan ook dat er vooralsnog geen experimentele ondersteuning is voor de founder-effect-theorie. Amper twee maanden later, in het tijdschrift Nature van 22 juni, verscheen nog een fruitvliegjes-studie over soortvorming. Mohamed Noor, van de Universiteit van Chicago, bestudeerde Drosophila pseudoobscura en Drosophila persimilis. Deze laatste draagt weliswaar een eigen naam, maar eigenlijk is het geen aparte soort: kruisingen tussen pseudoobscura en persimilis leveren gewoon nakomelingen op, zij het dat de zonen die geboren worden, steriel zijn. Noor voerde een serie kruisingsproeven uit met vliegen van beide vormen, afkomstig van verschillende plaatsen in de Verenigde Staten. Langs de Amerikaanse westkust komen beide variëteiten samen voor. Hij ontdekte dat de seksuele isolatie tussen beide vormen sterk was wanneer hij dieren uit dit gebied met elkaar probeerde te kruisen. Daarentegen waren pseudoobscura-wijfjes uit andere delen van het land, waar persimilis niet voorkomt, veel minder goed in staat de avances van deze laatste te weerstaan. Dit resultaat vormt het eerste bewijs voor reinforcement (versterking). Wanneer een paring tussen twee variëteiten voor beide partners nadelig is (bijvoorbeeld doordat hun zonen steriel zijn), zullen dieren die paringen met de verkeerde variëteit kunnen vermijden, in het voordeel zijn. Doordat zulke kieskeurige dieren geen last meer hebben van onvruchtbare zonen, worden hun genen sneller verspreid. Het gevolg is dat isolatie tussen de twee zich steeds verder verstevigt, totdat uiteindelijk twee aparte soorten ontstaan. Noors studie sluit hier prachtig bij aan. Versteviging van seksuele isolatie is opgetreden op plaatsen waar dat kon. Namelijk daar waar beide vormen samenleven. Daarentegen hebben de pseudoobscura-vliegen die nooit een persimilis tegenkomen in hun seksuele voorkeur een soort evolutionaire argeloosheid behouden. Toch betekenen deze succesjes niet dat soortvorming nu een open boek is. Biologen beseffen terdege dat de miljoenen plante- en diersoorten op aarde nooit allemaal op dezelfde manier ontstaan kunnen zijn. Maar, zoals Moya, Galiana en Ayala schrijven: 'Waar het om gaat in de evolutiebiologie is niet of een bepaald proces voorkomt, maar hoe vaak.' En naar het zich nu laat aanzien, is het founder-effect minder algemeen dan werd gedacht, terwijl reinforcement misschien wel een stuk vaker voorkomt.