Op heterdaad

Een klein kevertje, het waterleliehaantje, blijkt zich spontaan te ontwikkelen tot twee aparte rassen. Het ontstaan van soorten betrapt in een Nederlandse sloot.

In theorie kan zelfs de kleinste genetische uitwisseling tussen twee populaties de onderlinge verschillen teniet doen. De vorming van nieuwe soorten uit één oersoort is daarom alleen mogelijk als de twee populaties van elkaar gescheiden raken (door bijvoorbeeld een bergketen, een zee of een rivier), denken veel biologen.

In weerwil van die theoretische overwegingen ontdekte de Nijmeegse biologe Stephanie Pappers echter dat de praktijk soms anders is. In boerensloten in de buurt van Nijmegen, in de Weerribben in Overijssel en in de uiterwaarden van de IJssel trof zij twee aparte vormen van het waterleliehaantje (Galerucella nymphaeae) aan. Ze leven naast elkaar in dezelfde sloot, soms nog geen dertig centimeter van elkaar verwijderd. Toch paren ze daar niet met elkaar. Ze blijven ieder trouw aan de waardplanten van hun voorkeur; de een leeft op waterlelies en gele plomp, de ander verkiest waterzuring en veenwortel.

Veldwaarnemers kennen de verschillende vormen van het waterleliehaantje al minstens twintig jaar, maar Pappers was de eerste die de oorzaak van het fenomeen wetenschappelijk beschreef. Ze promoveerde 17 december op het proefschrift Evolution in action, host race formation in Galerucella nymphaeae.

``Het ongeoefende oog ziet geen verschil tussen beide vormen'', zegt Pappers. ``Het zijn kleine beestjes met een wat vage bruinachtige kleur. Pas nadat ik een zomer lang in het veld kevertjes verzamelde, begon ik de verschillen te ontdekken. De waterleliehaantjes op waterlelies en gele plomp zijn iets groter en dikker en hebben een donkerder dekschild, vaak met een geel randje. Toch anders dan de slanke, kleine kevertjes op waterzuring en veenwortel.''

Pappers zocht tijdens haar promotie naar de oorzaak van de verschillen en ontdekte dat de beide vormen in het laboratorium prima konden kruisen in tegenstelling tot hun gedrag in de vrije natuur. Kevers met ouders van waterzuring en veenwortel overleefden slecht op waterlelie en gele plomp. Andersom deden de kevers van waterlelie en gele plomp het slecht op de `verkeerde' gastheer.

Volgens Pappers is dit deels te verklaren uit de lichaambouw: ``De kevertjes op de waterlelie en de gele plomp hebben iets grotere kaken dan hun soortgenoten op waterzuring en veenwortel. Die zouden zich lenen om de veel taaiere bladeren van waterlelie en gele plomp te versnijden. In een test die ik uitvoerde met een naald bleek dat er wel drie tot vier keer zoveel kracht voor nodig was om de veel dikkere bladeren van deze planten te doorboren. Dat kan de selectie op steviger kaken in gang hebben gezet.''

Pappers spreekt met opzet nog niet over soorten, maar over rassen. ``Er zijn wel veertig verschillende definities van het begrip soort. Ik hanteer de biologische soortsdefinitie: als dieren kunnen kruisen, gezonde nakomelingen produceren die zichzelf ook kunnen voortplanten, dan behoren zij tot de dezelfde soort. In deze opvatting behoren de waterleliehaantjes nog tot dezelfde soort, want in het laboratorium heb ik alle combinaties mannetjes en vrouwtjes probleemloos met elkaar kunnen kruisen. De vorming van rassen is echter een eerste stap in de richting van soortvorming. Dat proces is bij de waterleliehaantjes nog in volle gang.''

Andere keversoorten van het geslacht Galerucella leven voornamelijk op landplanten. Volgens Pappers biedt dat een aanknopingspunt voor de wijze waarop het kevertje kan zijn geëvolueerd. ``Het grappige is dat de veenwortel zowel op het land als in het water groeit. In het water maakt de plant een iets ander blad. Als waterleliehaantjes deze plant oorspronkelijk als waardplant hebben gehad, dan zou dat de overstap naar waterplanten voor kevertjes makkelijker hebben gemaakt.

``Eenmaal in het slootmilieu zou het waterhaantje zijn menu hebben uitgebreid naar de gele plomp en de waterlelie. Dat bood een nieuwe voedselbron met minder concurrentie van soortgenoten. Maar het was misschien ook een manier om aan parasieten te ontsnappen. Een sluipwesp die het voorzien heeft op de eitjes van waterleliehaantjes zou informatie van de waardplant kunnen gebruiken om zijn gastheer te vinden. Op de waterlelie en de gele plomp zou het kevertje daardoor onvindbaar worden voor zijn vijanden.''

appelbomen

De vorming van soorten in één leefgebied, de zogeheten sympatrische soortsvorming, is nog altijd omstreden onder biologen. Toch is het fenomeen wel vaker geconstateerd, het eerste door de Amerikaanse bioloog Guy Bush die in 1975 ontdekte dat de meidoornboorvlieg zich tot een aparte soort had ontwikkeld op appelbomen. Appelbomen zijn pas rond 1860 geïntroduceerd op het Noord-Amerikaanse continent, dus de vorming van een nieuwe boorvliegsoort moet zich in iets meer dan honderd jaar hebben voltrokken. Tegenstanders van de theorie van sympatrische soortsvorming hebben altijd aangevoerd dat dit alleen optreedt in onnatuurlijke situaties, bijvoorbeeld wanneer er een nieuwe soort (lees: appelboom) in het milieu terechtkomt. Pappers is een stap verder: ``Mijn onderzoek toont aan dat de gastheerrasvorming ook optreedt in onbedorven systemen. Dat is een belangrijke aanwijzing dat sympatrische soortsvorming echt een natuurlijk fenomeen is.''