Zicht stimuleert evolutie van cichliden

De cichlide vissen die in het Victoriameer zwemmen zijn een standaardvoorbeeld van snelle evolutie. Toen de omstandigheden in het meer veranderden, ontstonden in korte tijd nieuwe soorten. Biologen vermoeden dat het zicht onderwater een belangrijke factor is bij de vorming van nieuwe soorten, maar direct bewijs hiervoor was er nog niet. Maar nu lijkt dit te zijn gevonden in Groningse aquaria, blijkt uit een artikel dat is verschenen in het tijdschrift The American Naturalist.

Tientallen aquaria staan opgesteld in een kelder van de Linnaeusborg, het gebouw van de RUG-biologen. Het licht dat in de bakken schijnt is wit, het lijkt op daglicht. In de aquaria zwemmen cichliden rond, oorspronkelijk afkomstig uit Victoriameer, het grootste meer van Afrika. De volgende kamer bevat nog meer bakken, maar hier is het licht geliger. ‘Al het blauw is eruit gefilterd, zodat het de belichting op vijf meter diepte nabootst’, legt evolutionair bioloog Martine Maan uit. ‘Het witte licht komt overeen met de bovenste waterlaag.’

Maan gebruikt de vissen om haar ideeën over de evolutie van de cichliden te testen. In 2008 publiceerde zij met collega’s uit andere instituten een artikel in het tijdschrift Nature, dat beschreef hoe veranderingen in het opsine-gen (dat zorgt voor de aanmaak van lichtgevoelige eiwitten in het netvlies) de evolutie van de cichliden voortstuwt. Het viel de onderzoekers op dat de opsine genen van verschillende soorten sterker verschilden in helder dan in troebel water. ‘Maar er speelden meer factoren mee, zoals de voorkeur voor een partner met bepaalde kleuren. Dus de vraag was met welke factor soortvorming begint.’

Aanpassen

Samen met collega’s van het Eawag Instituut en de Universiteit van Bern (beide in Zwitserland) begon Maan aan een experiment met twee verwante soorten. De ene heeft een blauwe rugvin en leeft net onder het wateroppervlak, de andere is roodachtig en leeft op ongeveer vijf meter diepte. ‘De blauwe soort komt overal in het meer voor, en we denken dat de rode soort zich uit de blauwe heeft gevormd. Dat lijkt op verschillende plaatsen te zijn gebeurd, maar er is wel genetische uitwisseling tussen de rode subpopulaties’, legt Maan uit.

Ze begon de twee soorten in het lab te kweken, en kruiste ze ook om hybriden te krijgen. Vrouwelijke cichliden broeden de eieren uit in hun bek. Net voordat ze uitkomen werden de eieren door de onderzoekers uit de bek gehaald en in twee porties verdeeld. De ene helft groeide op onder licht dat de omstandigheden aan het wateroppervlak nabootst, de andere helft kreeg het licht van dieper water. ‘Het oog kan zich tijdens de ontwikkeling enigszins aanpassen, en ik wilde het effect van deze plasticiteit op het gedrag van de vissen bestuderen.’

Tijdens het experiment hield Maan alle kruisingen bij en volgde individuele vissen, die gemerkt waren met een chip. ‘Daardoor viel het mij op dat er een verschil in overleving was tussen de groepen.’ Wat bleek? Vissen die leefden onder de ‘verkeerde’ lichtcondities gingen eerder dood. ‘Dat geldt voor zowel de blauwe als rode soort, maar de hybriden deden het even goed in beide condities.’

Agressief

Hiermee is voor het eerst een direct verband gevonden tussen het visueel systeem en ‘fitness’ bij cichliden. ‘Er waren al indirecte aanwijzingen, correlaties, maar geen directe metingen. Nu zien we dat het visuele systeem van de vissen inderdaad is aangepast aan specifieke lichtcondities en dat dit gevolgen heeft voor de overleving.’ Het toont aan dat veranderingen in het visuele systeem de eerste stap kunnen zijn in soortvorming, omdat ze de overleving beïnvloeden onafhankelijk van andere factoren zoals bijvoorbeeld partnerkeuze (seksuele selectie).

Waarom vissen met het ‘verkeerde’ visuele systeem minder goed overleven is nog niet duidelijk. ‘Ik vermoed dat het iets te maken heeft met sociale interactie. Cichliden zijn agressief, grote individuen concurreren de kleintjes weg. Als je ze individueel huisvest, leven ze ook veel langer.’ Momenteel is Maan aan het uitzoeken of vissen met het ‘verkeerde’ visuele systeem wellicht minder goed zijn in het vangen van levende prooi (muggenlarven). ‘En we zijn nog bezig met een analyse die moet uitwijzen of het netvlies zich aanpast aan de verschillende lichtcondities. Maar de overlevingscijfers suggereren dat die plasticiteit de genetische verschillen in het visuele systeem niet volledig kan compenseren.’

Referentie: Martine E. Maan, Ole Seehausen, en Ton G. G. Groothuis: Differential Survival between Visual Environments Supports a Role of Divergent Sensory Drive in Cichlid Fish Speciation. The American Naturalist, Online publcatie. doi: 10.1086/689605