Evolutie en Biodiversiteit

Maand: februari 2016

Naar een nieuw continent

Staken Zuid-Amerikaanse zoogdieren de oceaan over?

reuzenmiereneter is een typisch Zuid-Amerikaans zoogdier

Gordeldieren, luiaards en miereneters: het zijn de typische zoogdieren van Zuid-Amerika. Hun gezamenlijke voorouder kwam daar van over zee, is de conclusie uit onderzoek van James Tarver en collega’s.

Een aantal keer ben ik in Zuid-Amerika geweest en ik hoopte telkens om een miereneter te spotten. Dat is helaas nooit gelukt, maar het had gekund. Deze zoogdieren hebben hun evolutionaire wortels in Zuid-Amerika: daar zijn ze ontstaan en daar leven ze nog. Ook de luiaards en gordeldieren, die ik wel zag, zijn typisch Zuid-Amerikaanse dieren. Zoals olifanten in Afrika horen en apen uit Azië stammen. Hoe is dat zo gekomen?

De evolutie van de placentadieren, de zoogdieren die volgroeide jongen baren, weerspiegelt netjes het uiteenvallen van het vroegere supercontinent Pangaea, zoals we eerder al schreven. Dat supercontinent omvatte ooit al het land op aarde, maar het begon zo’n 200 miljoen jaar geleden uiteen te vallen. Het brak eerst in tweeën: het noordelijke Laurasia en het zuidelijke Gondwana. En op de evolutiestamboom scheidden de placentadieren zich in noordelijke zoogdieren (Boreoeutheria) en zuidelijke zoogdieren (Atlantogenata).

Vier hoofdgroepen

Vervolgens vielen de twee landmassa’s ook weer uiteen en deelden ook beide takken van de zoogdierstamboom zich. De noordelijke dieren splitsten zich in de van oorsprong Noord-Amerikaanse Laurasiatheria en de Europees-Aziatische Euarchontoglires. Aan de tak van zuidelijke dieren ontstonden de Afrikaanse Afrotheria en de Zuid-Amerikaanse Xenarthra. Zo waren er vier duidelijk verschillende hoofdgroepen van placentadieren ontstaan op vier continenten.

Het is logisch om te denken dat het uiteenvallen van de continenten de evolutie van de placentadieren heeft aangedreven: dieren raakten geïsoleerd toen hun woongebied zich opdeelde en gingen vanaf dat moment hun eigen weg.
Maar misschien ging het anders, suggereert nu grootschalig dna-onderzoek van James Tarver en collega’s. Zij vonden dat de stamboom van placentadieren inderdaad vier hoofdtakken heeft die gekoppeld zijn aan vier continenten die uit Pangaea ontstonden. Dat staat wel vast.

Maar aan de hand van verschillen in het dna berekenden ze ook wanneer die takken verschenen. Volgens deze berekening ontstonden er niet meteen twee van elkaar geïsoleerde diergroepen toen Afrika en Zuid-Amerika losraakten. Daar zou tien miljoen jaar tussen zitten: Gondwana brak 100 miljoen jaar geleden, de zuidelijke zoogdieren bleven één groep tot 90 miljoen jaar geleden. Toen pas sloegen de voorlopers van Zuid-Amerikaanse dieren een andere weg in dan de vroege Afrikaanse dieren. Wat gebeurde er?

Overkant

De auteurs stellen dat de zuidelijke dieren aanvankelijk leefden in het huidige Afrika. Tien miljoen jaar na het uiteenvallen van Gondwana kwam een groepje op de een of andere manier terecht aan de overkant van de jonge Atlantische Oceaan, die toen nog lang niet zo breed was als nu. Toen zij zich daar gevestigd hadden, kwam de ontwikkeling op gang van de typisch Zuid-Amerikaanse placentadieren (Xenarthra): de gordeldieren, luiaards en mierenters.

Ook de andere continentbreuken verdeelden diergroepen niet onmiddellijk, schrijven de onderzoekers; dieren verspreidden zich nog over de brokstukken. Zo vormden de placentadieren niet meteen een noordelijke en een zuidelijke tak toen Pangaea in tweeën brak en splitste de noordelijke tak aan de stamboom zich niet direct na het uiteenvallen van Laurasia.
Helemaal zeker is het scenario nog niet. De tijden dat de continenten van elkaar losraakten en de tijden dat takken van de stamboom zich splitsten zijn schattingen, en het zou niet de eerste keer zijn dat die wat moeten worden bijgesteld.

Willy van Strien

Foto: Reuzenmiereneter. Allan Hopkins (Via Flickr, Creative Commons)

Zie ook: Sterke boom

Bron:
Tarver, J.E., M. dos Reis, S, Mirarab, R.J. Moran, S. Parker, J.E. O’Reilly, B.L. King, M.J. O’Connell, R.J. Asher, T. Warnow, K.J. Peterson, P.C.J. Donoghue & D. Pisani, 2016. The interrelationships of placental mammals and the limits of phylogenetic inference. Genome Biology and Evolution 8: 330-344. Doi: 10.1093/gbe/evv261

Gemengde stellen

Twee typen witkeelgors blijven nog wel even bestaan

een van de twee typen witkeelgors: witte kruin

Door een zeldzame erfelijke eigenaardigheid zijn er twee typen witkeelgorzen met een verschillende koptekening. Ze zullen niet altijd naast elkaar blijven bestaan, veronderstellen Elaina Tuttle en collega’s. Aan het verhaal van deze gorzen kleven nog wat raadsels.

Witkeelgorzen ziijn er in twee uitvoeringen. Je hebt vogels met een witte kruin en zwarte en witte strepen daarlangs en vogels minder met contrastrijke koppen: een lichtbruine kruin geflankeerd door donker- en lichtbruine strepen.

Die uiterlijkheden gaan gepaard met karakterverschillen. De witgekruinde vogels zijn, kort gezegd, agressiever en seksueel actiever (en overspeliger), terwijl de bruinkruinen hun partner en territorium beter verdedigen en hun jongen beter verzorgen. Dat gaat samen met verschillen in de hormoonhuishouding. Witkeelgorzen zijn zangvogels die broeden in het Noordoosten van de Verenigde Staten en Canada.

Supergen

De twee typen bestaan dankzij een erfelijke eigenaardigheid: een supergen. Dat is een zeldzaam fenomeen. We beschreven eind vorig jaar de kemphaan, die dankzij een supergen drie mannentypen heeft die spectaculair van elkaar verschillen. Witkeelgorzen zijn, voor zover bekend, de enige andere vogels die een supergen hebben en Elaina Tuttle en collega’s bestudeerden de consequenties.

Eerst kort wat uitleg. Erfelijke eigenschappen liggen vast in het dna. Dat is verpakt in een aantal chromosomen die dubbel voorkomen: één set is afkomstig van moeder, de andere van vader. Bij de witkeelgors bestaat een afwijkende variant van een van de chromosomen. Delen van dat afwijkende chromosoom zijn in een ver verleden twee keer of vaker gedraaid, zodat de genen anders gerangschikt zijn, bleek uit onderzoek van James Thomas en collega’s.

Een blok

Daarna gingen de twee versies van het chromosoom afzonderlijk hun eigen evolutionaire weg. Eicellen en zaadcellen krijgen maar één chromosoomset, zodat na bevruchting weer een dubbele set ontstaat. Normaal wisselen de chromosoomparen onderling stukjes uit bij de vorming van de geslachtscellen.

Zo worden de erfelijke eigenschappen gehusseld. Maar die uitwisseling is niet mogelijk tussen een normaal chromosoom en een chromosoom met een gedraaid deel. Het hele omgekeerde deel blijft dus als een blok bijeen. Veranderingen die in de loop van de tijd ontstaan worden niet gedeeld met de normale versie.

Kleurpatroon

Op dit in zijn geheel overervende blok, oftewel supergen, liggen bij de witkeelgors genen die zijn betrokken bij kleurpatroon, gedrag en hormoonhuishouding. Bruinkruinen hebben twee exemplaren van de oorspronkelijke chromosoomvariant, witkruinen hebben de normale versie en de afwijkende met een omgedraaid gedeelte.

Het is niet vanzelfsprekend dat de twee chromosoomvarianten naast elkaar blijven bestaan, integendeel. Als een van de versies de drager een groter voortplantingssucces bezorgt, zal die in opeenvolgende generaties meer en meer gaan overheersen en zal de andere versie verdwijnen. Een klein verschil in succes is daarvoor al voldoende. Maar het gebeurt niet: de twee chromosoomversies houden allebei stand. Daar moet een verklaring voor zijn.

Bij de kemphanen blijven de versies naast elkaar bestaan omdat ze de mannen verschillende voortplantingsstrategieën opleveren die elkaar goed aanvullen. Wat houdt de twee versies erin bij de witkeelgorzen?

Erven

Het feit dat witkruinen en bruinkruinen niet buiten elkaar kunnen!
Paartjes zijn vrijwel altijd gemengd, schrijft Tuttle: witkruinvrouwen hebben bruinkruinmannen en omgekeerd. Anne Houtman en Bruce Falls beschreven hoe die gemengde stelletjes ontstaan. Alle vrouwen hebben een voorkeur voor de zorgzamere bruinkruinmannen. Maar de agressievere witkruinvrouwen eisen die mannen op en voor de bruinkruinvrouwen blijven de minder populaire witkruinmannen over.

Toch is het wel erg sterk dat alle stellen gemengd zijn.

Hoe dan ook: voor gemengde paren zijn evenveel bruinkruinen als witkruinen nodig. En die zijn er. Want gemengde paren krijgen evenveel jongen met een witte als met een bruine kruin. Van hun bruingekruinde ouder erven alle jongen immers de oorspronkelijke variant van het chromosoom. De helft krijgt daarbij diezelfde variant van de witgekruinde ouder, en draagt, dankzij twee oorspronkelijke chromosoomversies, een bruine kruin. De andere helft erft de versie met de omkering en heeft een witte kruin. En zo blijven de twee typen vogels altijd naast elkaar bestaan.

Mutaties

Hoewel, altijd….. Volgens Tuttle is de chromosoomversie met het omgedraaide stuk gedoemd te verdwijnen. Omdat het nooit stukjes kan uitwisselen met zijn tegenhanger (die immers altijd de gewone variant is), hopen mutaties zich op, en die zijn meestal ongunstig. Het afwijkende chromosoom takelt dan ook langzaam af.
Maar dat is een zeer langdurig proces. De omgekeerde variant heeft zich al ruim twee miljoen jaar gehandhaafd, liet een analyse van Thomas zien, en het functioneert nog steeds goed. Hij zal het dus nog wel een poos volhouden. Voorlopig blijven de twee typen witkeelgors naast elkaar bestaan.

Voorouder

Wonderlijk genoeg is de afwijkende chromosoomvariant ouder dan de witkeelgors zelf. Hij moet ontstaan zijn voordat deze gors zich afsplitste van verwante soorten gorzen, bij hun gezamenlijke voorouder. Maar er zijn geen verwante soorten bekend die het afwijkende chromosoom ook hebben. Het is nog een raadsel wat er precies is gebeurd.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Witkeelgors met witte kruin. PookieFugglestein (Wikimedia Commons)
Klein: Witkeelgors met bruine kruin. Cephas (Wikimedia Commons)

Hoe zat het ook alweer bij de kemphaan? Zie: honkman, faar, satelliet

Bronnen:
Tuttle, E.M., A.O. Bergland, M.L. Korody, M.S. Brewer, D.J. Newhouse, P. Minx, M. Stager, A. Betuel, Z.A. Cheviron, W.C. Warren, R.A. Gonser & C.N. Balakrishnan, 2016. Divergence and functional degradation of a sex chromosome-like supergene. Current Biology 26: 344-350. Doi: 10.1016/j.cub.2015.11.069
Horton, B.M., I.T. Moore & D.L. Maney, 2014. New insights into the hormonal and behavioural correlates of polymorphism in white-throated sparrows, Zonotrichia albicollis. Animal Behaviour 93: 207-219. Doi:10.1016/j.anbehav.2014.04.015
Thomas, J.W., M. Cáceres, J.J. Lowman, C.B. Morehouse, M.E. Short, E.L. Baldwin, D.L. Maney & C.L. Martin, 2008. The chromosomal polymorphism linked to variation in social behavior in the white-throated sparrow (Zonotrichia albicollis) is a complex rearrangement and suppressor of recombination. Genetics 179: 1455–1468. Doi: 10.1534/genetics.108.088229
Tuttle. E.M., 2003. Alternative reproductive strategies in the white-throated sparrow: behavioral and genetic evidence. Behavioral Ecology 14: 425-432. Doi: 10.1093/beheco/14.3.425
Houtman, A.M. & J.B. Falls, 1994. Negative assortative mating in the white-throated sparrow, Zonotrichia albicollis: the role of mate choice and intra-sexual competition. Animal Behaviour 48: 377-383. Doi: 10.1006/anbe.1994.1251

Soorten en maten

Bekerplanten lokken prooien met uitgekiende vallen

Nepenthes albomarginata is een termietenvanger

Onder bekerplanten heb je soorten die het vooral op vliegende insecten hebben voorzien, termietenvangers en mierenvangers. Aan hun uiterlijk kun je dat zien, schrijven Laurence Gaume en collega’s.

Er zijn 164 soorten bekerplanten (Nepenthes-soorten) met verschillende bekers. Sommige zijn hoog en smal, andere hebben een ronde vorm; sommige zijn onopvallend groen, andere springen in het oog met gele en rode kleuren; er zijn bekers die een witte rand aan de buitenkant hebben en er zijn er die een zoete geur verspreiden. Dat is allemaal niet zomaar. De bekers zijn insectenvallen, en verschillende insecten komen op verschillende vallen af, laten Laurence Gaume en collega’s zien.

Bekerplanten zijn vleeseters. De bekers van deze tropische klimplanten zijn gevuld met een vloeistof die insecten of andere kleine dieren verteert als die in zo’n beker zijn gevallen. Daarbij komen voedingsstoffen voor de plant vrij. Het is een ongebruikelijke voedselbron voor een plant, maar omdat bekerplanten op voedselarme bodem groeien, kunnen ze nauwelijks voedsel uit de grond halen. Ze moeten dus wel een ongewone voedselbron gebruiken.

Prooien

Om insecten te lokken zetten de verschillende planten verschillende strategieën in, constateerden de onderzoekers toen ze de bekers van zeven soorten Nepenthes op Borneo vergeleken. De bekers verschillen niet alleen van soort tot soort, maar ook hebben sommige soorten bekers laag bij de grond die anders zijn dan hoge bekers. En de eigenschappen van de bekers bepalen welke prooien er op afkomen.

Nepenthes rafflesiana vangt vooral vliegende insectenBekers die een zoete geur verspreiden, zijn vaak geel en groot met een wijde opening. Ze lokken vooral vliegende insecten: kevers en vlinders die de zoete geur niet kunnen weerstaan en muggen die water zoeken om hun eitjes in te leggen. De vloeistof is stroperig, zodat insecten die erin vallen niet meer op kunnen vliegen. Een voorbeeld van zulke vallen zijn de hooggeplaatste bekers van Nepenthes rafflesiana.

Gladde rand

Termietenvangers lokken hun prooi met een witte rand van eetbare haartjes. De groene bekers zijn hoog en smal en hebben een gladde rand zodat de beestjes die op die haartjes afkomen zo naar binnen tuimelen. Zo’n termieteneter is bijvoorbeeld Nepenthes albomarginata.

Nepenthes gracilis is een mierenvangerMieren hebben weer andere voorkeuren. Zij gaan vooral af op bekers met gele en rode kleuren die nectar aanbieden. Ook deze bekers hebben een glibberige rand waardoor de gelokte mieren de beker in glijden. Nepenthes gracilis heeft dit bekertype.

Vleermuizen

En dan zijn er nog buitenbeentjes die wel bekers hebben, maar geen vleeseter zijn; zo haalt Nepenthes ampullaria zijn voedsel uit dood plantaardig materiaal dat in de bekers valt. Speciaal is Nepenthes hemsleyana: er zijn vleermuizen die in de bekers slapen en er hun poep achterlaten. Daar leeft deze plant van.

De bekerplanten zijn als de beroemde Darwinvinken: verschillende soorten, verschillende menu’s, verschillende vormen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Nepenthes albomarginata. Vincent Bazile (Wikimedia Commons)
Klein boven: Nepenthes rafflesiana, hoge bekers. Rbrtjong (Wikimedia Commons)
Klein onder: Nepenthes gracilis. ma_suska (Wikimedia Commons)

Zie ook:
Behaaglijk slaapzak

Bron:
Gaume, L., V. Bazile, M. Huguin & V. Bonhomme, 2016. Different pitcher shapes and trapping syndromes explain resource partitioning in Nepenthes species. Ecology and Evolution, 3 februari online. Doi: 10.1002/ece3.1920

(A)sociaal dier

Dreigende octopus maakt zich groot en donker

De reputatie van octopussen als eenlingen zonder sociale contacten is aan herziening toe. De dieren kunnen complexe dreighoudingen tegenover elkaar aannemen, melden David Scheel en collega’s.

Octopussen (achtarmige inktvissen) staan bekend als eenlingen die zich weinig met elkaar bemoeien. Dat beeld is niet terecht: de dieren gaan wel degelijk met soortgenoten om, schrijven David Scheel en collega’s, al is dat vooral op een onvriendelijke manier. De onderzoekers maakten filmopnamen van Octopus tetricus bij Australië en constateerden dat de dieren vaak mot hebben.
Ze laten hun agressiviteit op een complexe manier blijken. Een dier dat een ander bedreigt maakt zich groot door zich op zijn acht armen op te heffen en zich zoveel mogelijk te strekken. Als er een verhoging op de zeebodem is, gaat hij daarop staan. Tegelijkertijd wordt hij donker van kleur; net als veel andere inktvissen kan ook deze soort van kleur veranderen.

Donker

Hoe de confrontatie verloopt, hangt af van het kleurverschil tussen de twee. Maakt de één zich donkerder dan de ander, dan druipt die ander af. Maar worden ze even donker, dan dagen ze elkaar uit. Soms pakken ze elkaar vast en gaan ze vechten.
Hoe groter een dier is vergeleken met de ander, hoe donkerder hij zich maakt. Kleur en grootte laten zien hoe sterk een dier is en hoe gemotiveerd hij is om te vechten, denken de auteurs. De imponerende dreighouding geeft een tegenstander de kans om in te binden als hij een strijd niet kan winnen.

Tot voor kort was zo’n complexe dreighouding van octopussen niet bekend. Het idee was dat de veranderlijke kleuren dienen om de dieren te camoufleren tegen de achtergrond. Of dat kleuren kunnen opflakkeren om een roofvijand af te schrikken. Nu blijkt dat de dieren met hun kleur ook communiceren met soortgenoten. Ze zijn toch sociaal – al is hun gedrag vrij asociaal.

Willy van Strien

Foto: John Turnbull (via Flickr, Creative Commons)

Bron:
Scheel, D., P. Godfrey-Smith & M. Lawrence, 2016. Signal use by octopuses in agonistic interactions. Current Biology, 28 januari online. Doi: 10.1016/j.cub.2015.12.033

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑