Wildgroei nieuwe soorten door gepuzzel in het lab

Biologie Dankzij moderne genetische technieken worden in hoog tempo nieuwe diersoorten ontdekt. Onbedoeld maakt dat het beschermen van bedreigde dieren een stuk lastiger.

De Afrikaanse bosolifant is onlangs bestempeld tot een aparte soort Foto Thomas Breuer/bewerking NRC Fotodienst

Veel nieuwe diersoorten worden niet meer in het oerwoud ontdekt, maar in het lab. Sinds biologen dieren aan DNA-testen onderwerpen, wordt de ene na de andere nieuwe diersoort uitgeroepen. Afgelopen jaar vonden onderzoekers zo een nieuwe orang-oetansoort op het Indonesische eiland Sumatra. In februari concludeerden genetici dat de Afrikaanse bosolifant en de savanneolifant twee soorten zijn – tevoren waren ze in één soort ondergebracht, met de bosolifant slechts als ondersoort. En in april gaf een genetische analyse ons een nieuwe soort Indische bruinvis: deze leeft in de Chinese Jangtsekiang-rivier en heeft zich aan het leven in zoetwater aangepast. Zijn DNA is in de loop van tienduizenden jaren zoveel veranderd dat het niet meer dezelfde soort is als de verwante Indische bruinvissen die in zeewater leven, schreven de wetenschappers.

Dit geeft nieuwe brandstof aan het aloude debat onder biologen over de vraag wat een soort eigenlijk is. Op school leek het nog zo simpel. Een soort was een groep organismen die zich onderling kunnen voortplanten met vruchtbare nakomelingen, zo vertelden onze biologieleraren. Daarom zijn paard en ezel aparte soorten; hun gemeenschappelijke nakomelingen, de muildieren of muilezels, zijn onvruchtbaar.

Maar helaas, zo makkelijk is het niet. Onze leraren biologie op school hebben iets verzwegen: op de kunnen-voortplanten-tot-vruchtbare-nakomelingen-definitie, die de Duits-Amerikaanse bioloog Ernst Mayr in 1942 introduceerde, is van meet af aan veel kritiek gekomen.

Afrikaanse bosolifant. Foto Thomas Breuer/bewerking NRC Fotodienst

Onzinnig concept

„Het is een mooi concept, maar slechts in enkele gevallen toepasbaar”, zegt zoöloog en evolutiebioloog Frank Zachos. Hij is leider van de zoogdierencollectie aan het Natuurhistorisch Museum Wenen in Oostenrijk en heeft een boek over soortconcepten geschreven. „Ernst Mayr was een ongelooflijk invloedrijke bioloog. Maar bescheidenheid was niet zijn sterkste punt,” zegt Zachos. Mayer was een charismatische wetenschapper, die goed en overtuigend kon spreken. Het is te danken aan de goede pr van Mayer, dat we zijn soortdefinitie op school onderwijzen alsof dat de enige waarheid is.

Voor paarden en ezels werkt Mayr’s concept uitstekend. Maar het is onzinnig voor levende wezens die zich ongeslachtelijk voortplanten zoals bacteriën, talloze planten en zelfs sommige hagedissen. Bovendien zijn er vele dieren die wél met elkaar vruchtbare nakomelingen kunnen kregen, al zijn ze duidelijk aparte soorten.

De middelste groene kikker, de meest voorkomende groene kikker in Nederland, illustreert het probleem met Mayr’s soortbegrip. Deze kikker is genetisch gezien een kruising tussen de meerkikker en de poelkikker, maar kan soms met een andere middelste groene kikker nakomelingen verwekken. Is deze kikker nu een aparte biologische soort?

Zelfs onze eigen menselijke soort past niet in Mayr’s opvatting. Wetenschappers vinden steeds meer bewijzen dat vroege Homo sapiens, onze voorouders dus, seks en kinderen hadden met de Neanderthalers, een uitgestorven mensensoort. Op die manier zijn stukjes neanderthaler-DNA in ons genoom terechtgekomen.

34 definities

Evolutie-goeroe Charles Darwin zei al dat het idee van een ‘soort’ uiteindelijk een menselijk concept is, een term die „gemakshalve wordt toegekend aan een groep individuen die op elkaar lijken.” Dat schreef hij in zijn standaardwerk On the Origin of Species.

Dieren die tot dezelfde soort behoren moeten dus op een of andere manier op elkaar lijken. Op welke manier is nog steeds punt van discussie. „Er zijn n+1 definities van een ‘soort’ in een kamer met n biologen”, schreef John Wilkins een paar jaar geleden, hoogleraar wetenschapsfilosofie aan universiteit Sydney in Australië. Wilkins maakte een grapje en overdreef natuurlijk, maar heeft gelijk dat er tientallen definities zijn.

Volgens Frank Zachos bestaan er tenminste 34 serieuze soortconcepten. Ze zijn bijvoorbeeld gebaseerd op het uiterlijk van een levend wezen of op de ecologische niche die het inneemt. Welke definitie een wetenschapper gebruikt is onder andere afhankelijk van over wat voor een organisme hij of zij het heeft. Voor insect, dolfijn, plant of bacterie kan een andere soortdefinitie zinvol zijn.

Het zijn vooral de moderne genetische analysemethoden die biologen dwingen opnieuw na te denken over het soortbegrip. Tegenwoordig baseren onderzoekers hun nieuwe indelingen , zoals voor orang-oetans, olifanten en bruinvissen, op de analyse van al het erfelijk materiaal in de celkernen. Een paar decennia geleden werd slechts het DNA in de mitochondriën (de energiecentrales van de cel) geanalyseerd om de soort te bepalen. Dat is makkelijker, maar het bevat veel minder informatie dan het hele genoom.

Next generation sequencing maakte het mogelijk het DNA in celkernen te analyseren, snel en tegen weinig kosten. „Voor een paar duizend euro kan je tegenwoordig het genoom van een organisme sequencen dat zo groot is als het genoom van een bruinvis”, zegt Rutger Vos, onderzoeker aan Naturalis Biodiversity Center in Leiden. „Daardoor is een enorme opschaling mogelijk geworden.” Vos ontwikkelt methodieken om de afbakening tussen soorten aan de hand van DNA te bepalen.

Door het vergelijken van de DNA-sequenties binnen en tussen diersoorten zien wetenschappers hoeveel deze genetisch van elkaar verschillen. Ze kunnen ook zien of deze soorten recent gemeenschappelijke voorouders hadden en hoe sterk de uitwisseling van genen is geweest. Dat geeft een aanwijzing of aparte soortnamen zijn gerechtvaardigd of niet. In het DNA kunnen wetenschappers in de meeste gevallen trouwens niet goed zien of twee verwante soorten zich potentieel met elkaar kunnen voortplanten en of ze vruchtbare nakomelingen kunnen krijgen. Ernst Mayr’s soortconcept schiet hier dus ook tekort.

Volgens evolutiebioloog Kevin de Queiroz heeft de vooruitgang in gen-analysetechniek niet veranderd hoe je een soort definieërt. „DNA-analyse geeft ons echter meer data om te bepalen wat een soort is.” De Queiroz werkt aan amfibieën en reptielen aan Smithsonian National Museum of Natural History in Washington. „Hoe meer we weten, hoe beter.”

Hoe bepalen wetenschappers aan hand van het DNA of een soort een aparte soort is, een ondersoort of alleen een populatie, ofwel een groepje van dieren op een bepaalde plek?

Nou, ook in de tijd van snelle en goedkope DNA-analysen bestaan daarvoor nog steeds geen algemeen toepasbare regels: een soort definiëren blijft subjectief. „Ik weet het als ik het zie”, zegt Rutger Vos. Hij noemt het DNA, de ecologie, de verspreiding en uiterlijke kenmerken als mogelijke informatiebronnen.

Het is dus aan de beoordeling van wetenschappers die hier vaak hevig over van mening kunnen verschillen. Sommige biologen stelden voor dat een aparte soort een bepaald minimaal genetisch verschil moet hebben van een ander soort – bijvoorbeeld 2 of 5 procent. Maar veel wetenschappers zijn het niet eens met zo’n eenvoudige oplossing. „Ik wil liever geen simpele regel maar het van geval tot geval uitmaken”, zegt Kevin de Queiroz.

De Queiroz worstelt op dit moment zelf met een moeilijke afbakening. Hij onderzoekt hagedissen in de Noord-Amerikaanse woestijn. Die dieren zijn ingedeeld in drie soorten. Maar klopt dat? Het probleem: dieren van verschillende soorten planten zich nog steeds onderling voort. „Als er geen genenoverdracht was tussen elk van deze zou ik geen probleem hebben”, zegt de Queiroz. „Dan zouden ze worden geïdentificeerd als aparte soorten.”

De geschiedenis van Homo sapiens en Neanderthalers toonde echter al aan dat aparte soorten soms wel kruisen. Evolutie is een continu proces en nooit voltooid. „Als mensen willen we alles in hokjes stoppen, dat ligt in onze aard”, zegt Frank Zachos. „Maar dat maakt de natuur niet uit. Zij is daarvoor te complex.”

Totaal willekeurig is de keuze natuurlijk ook niet, voegt Zachos eraan toe. Niemand zou eraan twijfelen dat een olifant en een Indische bruinvis twee aparte soorten zijn. „Het is vergelijkbaar met de vraag wie tot mijn familie behoort,” legt hij uit. „Ouders, zussen en broers zijn zonder twijfel deel van mijn familie. Mijn neven ook. Maar mijn neef van derde graad? Van 200ste graad? Waar trekken we de grens?”

Soortinflatie

Niet iedereen is er blij mee dat het aantal soorten steeds groeit. Al in 2004 waarschuwden de Engelse wetenschappers Nick Isaac, James Mallet en Georgina Mace in het vakblad Trends in Ecology and Evolution voor een ‘taxonomische inflatie’. Het opwaarderen van ondersoorten tot soorten is niet de resultaat van nieuwe ontdekkingen maar alleen van een verandering in de soortconcept, schreven Mallet en Mace. Ze maakten zich zorgen dat het hele concept van een soort wordt verdund.

Hun waarschuwing werd genegeerd. Zoals de voorbeelden uit de afgelopen maanden aantonen, groeit die aantal soorten op basis van DNA-sequenties nog steeds. „Deze strijd hebben we verloren,” zegt James Mallet, nu hoogleraar evolutiebiologie aan Harvard University in de VS.

Andere wetenschappers hebben de hoop op verandering nog niet opgegeven: het afgelopen jaar schreven Stephen Garnett van de Charles Darwin University en Les Christidis van Southern Cross University, allebei in Australië, dat het tegenwoordige systeem van het soortenverklaren in „anarchie” verkeert. Het aantal vogelsoorten ter wereld bijvoorbeeld schommelt tussen 10.500 tot meer dan 11.000, al naargelang welke organisatie je het vraagt. Dat komy omdat ze verschillende definities gebruiken voor wat een soort is. Bird International erkent veel meer soorten dan bijvoorbeeld de Clements Checklist of Birds van Cornell University in de VS.

Garnett en Christidis willen dat er een centrale instantie komt die moet bepalen welke ontdekkingen inderdaad een nieuwe soort rechtvaardigt en welke niet, een hoogste instantie voor soortenverklaring dus. De taxonomische gemeenschap reageerde zeer kritisch op dit voorstel: een dergelijke centralisatie zou de vrijheid van wetenschappers onderdrukken en taxonomisch onderzoek verstikken.

Natuurbescherming

Waarom is de soortkwestie überhaupt belangrijk? Is het niet alleen haarkloverij van specialisten? Helemaal niet. Het heeft grote consequenties voor de natuurbescherming. De wetgeving beschermt soorten vaak meer dan ondersoorten, zegt Rutger Vos van Naturalis. „Als we de dieren dus graag mogen dan zou het pragmatisch gesproken een goed idee zijn om ze als soort te onderscheiden.”

De wereldwijd geldende Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES), de US Endangered Species Act, het EU Milieuactieprogramma, de Wet natuurbescherming in Nederland – al deze verdragen en verordeningen zijn gericht op het beschermen van soorten. „Als we meer soorten onderscheiden, verplichten we onszelf om meer te beschermen”, zegt Rutger Vos.

Als negatief voorbeeld voor wat kan gebeuren als we met het soortbegrip te voorzichtig omgaan, noemen natuurbeschermers de kweldergors (Ammodramus maritimus nigrescens). Die vogelsoort in Florida werd in 1973 afwaardeerd tot een ondersoort. 17 jaar later, in 1990 werd hij officieel uitgestorven verklaard.

Er is zelfs een groot verschil tussen een populatie en een ondersoort. Frank Zachos beschrijft in zijn boek Species Concepts in Biology het geval van de Californische muggenvanger (Polioptila californica), een Noord-Amerikaans vogeltje. Er is een bedreigde ondersoort die aan de kust leeft, een gebied met een enorme economische waarde waarin projectontwikkelaars graag willen bouwen. Zonder ondersoortstatus zouden die vogels alleen als populatie gelden, en dan zouden ze dus niet beschermd zijn. Dat zou betekenen dat dit gebied bebouwd mag worden. Belanghebbenden proberen daarom de vogels de ondersoortstatus te ontnemen.

Tijgertaxonomie

Maar het kan ook de andere kant op: het steeds verder opsplitsen van soorten maakt de bescherming soms moeilijker. Om die reden stelde Andreas Wilting, katachtigedeskundige aan Leibniz-Instituut für Zoo- und Wildtierforschung in Berlijn, in 2015 voor om voortaan nog slechts twee ondersoorten tijgers te onderscheiden. Tegenwoordig zijn er negen, drie zijn al uitgestorven. „Een heroverweging van de tijgertaxonomie [...] zal de instandhoudingsinspanningen een nieuwe impuls geven”, schreven Wilting en collega’s in Science Advances.

Een eenvoudiger indeling zou natuurbeschermers meer flexibiliteit geven. Ze kunnen dan bijvoorbeeld tijgers van het ene gebied naar een ander brengen om nieuwe genen in te kruisen. Dat kan niet als het aparte ondersoorten zijn; die mag je niet vermengen. Dat maakt soms ook het fokken van ernstig bedreigde diersoorten in gevangenschap onmogelijk.

Misschien is het tijd om de aanpak van natuurbescherming helemaal te veranderen, zoals James Mallet eist. „Het zou het niet van belang moeten zijn hoe we organismen benoemen. We moeten een natuurbescherming creëren die onafhankelijk van het soortconcept werkt, en in plaats daarvan habitats beschermen.”

Kevin de Queiroz is het daar roerend mee eens: „Iets is misschien geen soort, maar toch de moeite waard om te bewaren.”