Een schorreloopkever (Pogonus chalceus). De vleugels zitten onder de dekschilden.

Snelle evolutie door "ontdooide" genen uit de voorlaatste ijstijd

Organismen kunnen verbazend snel evolueren door oeroude genvarianten, die ooit nuttig waren, opnieuw in te schakelen. Dat hebben onderzoekers van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN) ontdekt bij kevers. Begrijpen hoe soorten erin slagen zich snel aan te passen, is belangrijk in deze tijden van plotse veranderingen in het klimaat en de omgeving.

Evolutie is een langzaam proces, en planten en dieren evolueren doorgaans ontzettend traag. Ze hebben nieuwe genvarianten nodig om te evolueren, en die ontstaan alleen door zeldzame mutaties in het DNA.

Toch zien biologen dat sommige populaties zich razendsnel aanpassen aan een nieuwe omgeving. Dat is onder meer zo bij de schorreloopkever (Pogonus chalceus): individuen met lange vleugels, die in een moeras leven dat één keer per jaar onder water staat, evolueren in amper twintig generaties - in dit geval ook twintig jaar - tot een kleiner en kortvleugelig type als ze een moeras koloniseren dat elke dag blank komt te staan. Evolutionair gezien is twintig jaar een oogwenk. 

Voorlaatste ijstijd, 200.000 jaar geleden

Onderzoekers van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen wilden het mechanisme achter die razendsnelle evolutie ontrafelen, en screenden het volledige genoom van verschillende populaties schorreloopkevers.

Zo konden ze de genen identificeren die aan de basis liggen van de snelle evolutie naar het kortvleugelige type. En die genen bleken allesbehalve recent: door de variatie in die genen onder de loep te nemen, zagen ze dat de genvarianten voor kortere vleugels ontstaan zijn zo'n 200.000 jaar geleden, tijdens de voorlaatste ijstijd. Een geïsoleerde populatie moet zich toen over een lange periode - op de "normale" evolutionaire manier dus - aangepast hebben aan het getijdenmoeras waarin ze leefden. Ze werden kleiner en ontwikkelden kortere vleugels. 

Drie soorten Pogonus-kevers: (v.l.n.r.) Pogonus luridipennis, Pogonus litoralis en Pogonus chalceus, de kever waar het hier om gaat. Reitter: "Fauna Germanica: Die Käfer des deutschen Reiches" 1909/Public domain

Bevroren of slapende genen

Toen het weer warmer werd, hebben die kortvleugelige schorreloopkevers zich gemengd met hun soortgenoten met lange vleugels, en zo kwamen de genvarianten voor korte vleugels in de genenpoel van de langvleugeligen terecht. Als die individuen nu opnieuw getijdenmoerassen koloniseren, dragen ze al de nodige genvarianten voor kortere vleugels waardoor natuurlijke selectie heel snel een kortvleugelig type kan opleveren. De oeroude genen worden als het ware hergebruikt.

Evolutie kan zich dus verschillende keren op bijna identiek dezelfde manier afspelen, in verschillende periodes en in gebieden die ver van elkaar liggen.

Aanpassen aan opwarming

Het mechanisme achter die snelle evolutie ontrafelen is belangrijk: zo kunnen we leren in welke mate populaties zich vandaag kunnen aanpassen aan de opwarming van de aarde en habitatverlies.

Sommige organismen kunnen dat duidelijk heel snel, maar de onderzoekers benadrukken dat dit waarschijnlijk alleen het geval is als populaties van die soort zich in een ver verleden tijdens een lange periode hebben aangepast aan identieke omstandigheden als diegene die nu opnieuw voorkomen, en als de oude genvarianten die daardoor zijn ontstaan, nog altijd aanwezig zijn in de genenpoel. 

Grote gereedschapskist

"Alles wat leeft, erft van generatie op generatie een grote gereedschapskist", zei evolutiebioloog Frederik Hendrickx van het KBIN in een persmededeling. "Daarin zitten veel oude werktuigen, die in een bepaalde periode en tijd hun diensten hebben bewezen, maar vandaag niet meer worden gebruikt. Maar die oude beitels en schroeven kunnen ineens weer nuttig blijken, zelfs van levensbelang."

De mens is daarop geen uitzondering: "Ook wij kunnen nog oeroude genvarianten dragen die ooit ons bestaanssucces zullen bepalen", aldus Hendrickx.

De studie van de medewerkers van het KBIN is verschenen in PLOS Genetics.