Evolutie op z'n best
Dat God de onwaarschijnlijke verscheidenheid van de natuur heeft geschapen, was lang een onbetwistbare waarheid. Gelukkig weet men tegenwoordig beter en is de echte schepper van de duizend-en-een geuren, kleuren, vormen en gedragingen van organismen ontmaskerd: evolutie door natuurlijke selectie. Laat ons dat opmerkelijke fenomeen op de Dag van de Evolutie eens in de kijker zetten!
Struggle for life
Één van de belangrijkste voorwaarden voor evolutie is variatie tussen individuen van eenzelfde soort. Die bepaalt immers welke individuen het best aangepast zijn aan een vijandig milieu waarin weinig voedsel en drinken te vinden zijn. Dat zijn dan de individuen die de grootste overlevings- en voortplantingskansen hebben, waardoor ze meer nageslacht met nuttige kenmerken op de wereld kunnen zetten. Dat nageslacht heeft op haar beurt meer kans te overleven, zich voort te planten en de nuttige kenmerken door te geven. Het is dus de omgeving die bepaalt wie overleeft en wie zich voortplant: evolutie door natuurlijke selectie is dus echt ‘survival of the fittest’ in een ‘struggle for life’.
Eten zoals je gebekt bent
Een typevoorbeeld van evolutie door natuurlijke selectie is het ontstaan van de verscheidenheid aan snavelvormen van vogels. Darwin baseerde zijn theorie van evolutie door natuurlijke selectie bijvoorbeeld op de snavels van vinken op de Galapagoseilanden. Die vorm laat toe op een specifieke manier voedsel te vinden en de competitie met andere vogels zo klein mogelijk te houden. In onze natuur vind je bijvoorbeeld kegelsnavels om zaden open te breken (vink, huismus), fijne en puntige pincetsnavels om insecten te vangen (roodborst), langere priemsnavels om dieper in de grond voedsel te vinden (grutto, spreeuw), stevige dolksnavels om vis te vangen (blauwe reiger, aalscholver), zeefsnavels om ongewervelden uit het water te zeven (sommige eenden, ganzen, zwanen) en scherpe en kromme haaksnavels om prooien aan stukken te scheuren (havik, slechtvalk).
links: vink met kegelsnavel, midden: roodborst met pincetsnavel, rechts: slechtvalk met haaksnavel
Hommelmagie
Ook bij hommels heeft evolutie door natuurlijke selectie voor enkele opmerkelijke aanpassingen met betrekking tot foerageren gezorgd. Deze belangrijke bestuivers vliegen van bloem naar bloem om er met hun roltong de hommelgodendrank uit te zuigen: nectar. Één van de lievelingsbloemen van hommels zijn die van de smeerwortel. Het zijn echter vrij diepe bloemen, zodat alleen hommels met lange tongen, zoals tuinhommels en akkerhommels, bij de nectar kunnen. Sommige hommels met een korte tong, zoals aardhommels, hebben echter geleerd een gat te bijten in de zijkant van de bloem en de nectar er daarlangs uit te zuigen. Andere kort-tongige hommels, zoals weidehommels, bijten geen gaten, maar roven wel nectar uit gaten die door andere hommels zijn gemaakt. Alsof die sluwe nectarroof nog niet zot genoeg is, zijn hommels in staat vanop een afstand te bepalen welke bloemen veel nectar zullen opleveren en dus het bezoeken waard zijn. Ze vliegen naar een bloem, blijven ervoor zweven, maar landen nooit op een bloem waarin weinig nectar zit. Onderzoek toonde aan dat hommels en andere bijen na een landing geurige pootafdrukjes achterlaten op de bloem. Wanneer een volgende hommel bij die bloem passeert en recente afdrukjes ruikt, gaat er een belletje rinkelen: er is net een hommel gepasseerd, de nectar in deze bloem is dus tijdelijk op, ik hoef hier geen tijd te verspillen. Bovendien kunnen hommels de elektrostatische lading van bloemen ‘voelen’. Als ze vliegen, raken ze zelf licht positief geladen. Bloemen daarentegen zijn licht negatief geladen, waardoor het stuifmeel gemakkelijk aan een positief geladen landende hommel blijft hangen. Vliegt de hommel vervolgens weg, dan is de negatieve lading van de bloem een klein beetje veranderd. Een hommel ruikt niet alleen de pootafdrukjes op een recent bezochte bloem, maar voelt met magnetische kristalletjes en dekhaartjes de veranderde elektrostatische bloemlading. Knap staaltje van de natuur als je het ons vraagt!
Drummen zonder kopzorgen
Bij het uitdelen van nuttige aanpassingen, heeft de evolutie enkele knappe staaltjes achter de hand gehouden voor de drummer van het bos: de specht. Er zijn drie activiteiten waarbij deze vogel hard met zijn snavel op hout tekeer gaat: indruk maken op vrouwtjes door te roffelen of periodiek te hameren; zoeken naar lekkere insecten door rond te bewegen, te tikken en te hakken; en een ronde nestholte kappen. Je mag ‘tekeer gaan’ vrij letterlijk nemen: hij ramt zijn kop tot wel 12000 keer per dag en 20 keer per seconde tegen een boom. Gelukkig heeft evolutie er via natuurlijke selectie voor gezorgd dat individuen met kenmerken waardoor ze geen hoofdpijn kregen van al dat getik, getak en getok gemakkelijker eten konden vinden en daardoor beter overleefden en zich voortplantten. Zo werden er steeds meer spechten geboren met anti-hoofdpijn-kenmerken en ontstond een ingenieuze schokdempende kopanatomie. Spechten hebben bijvoorbeeld een lange, maar elastische snavel, waarbij de ondersnavel langer is en de eerste schok doorgeeft aan de stevige onderkaak en de rest van het lichaam in plaats van aan de schedel. Daarnaast hebben ze een schokdempend, poreus bot tussen hun zeer sterke schedel en bovensnavel en een kraakbeenachtige schokdempend kussen aan de schedelbasis. Bovendien hebben ze kleine hersenen die in een klein volume hersenvocht drijven en dus goed vastzitten in de schedel en maar weinig kunnen schudden. Ten slotte heeft de specht nog een extra ooglid dat net voor de impact verdikt en voorkomt dat de ogen uit de oogkassen vliegen.
Links: smeerwortelbloemen, midden: boomhommel, rechts: grote bonte specht
Ere wie ere toekomt
Dat Charles Darwin in 1859 zijn theorie van evolutie door natuurlijke selectie kon publiceren, heeft hij aan een hoop andere geniale denkers te danken. De oude Grieken Anaximander van Milete en Aristoteles, de Oosterse geleerden Al-Jahiz en Al-Biruni, en de meer recente wetenschappers Jean-Baptiste Lamarck, Geoffroy Saint-Hilaire, Georges Cuvier en Richard Owen vonden allemaal stukjes van de ingewikkelde evolutiepuzzel. Het waren uiteindelijk Darwin en Alfred Russel Wallace die in de 19de eeuw een groot deel van de puzzel konden leggen. Beide wetenschappers kwamen onafhankelijk tot dezelfde conclusie over evolutie door natuurlijke selectie en besloten hun werken tegelijk te publiceren. Op die manier kregen ze allebei wetenschappelijke erkentelijkheid voor hun baanbrekende werk. Door zijn latere uitgebreidere versie is Darwin vandaag echter veel bekender dan Wallace en spreken we van het ‘darwinisme’ en niet van het ‘wallacisme’ of tongbrekers als het ‘darwinisme-wallacisme’ of ‘wallacisme-darwinisme’.
Struggle for wife
Bij organismen die zich geslachtelijk voortplanten is er vaak seksuele selectie. Daarbij selecteert het vrouwtje op basis van aantrekkelijke mannelijke kenmerken of gedragingen een partner om mee te paren. In dit geval zijn dat niet per se kenmerken die zorgen voor de grootste overlevingskansen in een vijandige omgeving, maar wel voor een vitale, gezonde en sterke mannelijke uitstraling. Je kan deze selectievorm dus zien als een speciale vorm van natuurlijke selectie, die enkel betrekking heeft op de voortplantings- en niet op de overlevingskansen van een individu. Het zijn dus de meest aantrekkelijke mannetjes die meer nageslacht kunnen voortbrengen en op die manier hun kenmerken in de populatie kunnen verspreiden. Hier zou je dus kunnen spreken van een ‘reproduction of the best-looking’ in een ‘struggle for wife’.
De sterkste man
Een leuk voorbeeld van seksuele selectie vinden we bij de haas. Tijdens de paartijd – of rammeltijd – worden mannetjes hazen – de rammelaars – agressief en beginnen ze met elkaar te vechten. Ze staan op hun achterpoten en springen en rammen tegen elkaar. De inzet? Het vrouwtje. Na het gevecht gaan de rammen in een cirkel rond haar staan en mag de winnaar, het sterkte mannetjes dus, met haar paren. Een gelijkaardig strijdtoneel zien we aan het einde van de zomer bij edelherten. Zij gaan onderling te strijd aan om vrouwtjes voor zich te winnen. Oudere mannetjes hebben een dikker en zwaarder gewei, maar het is meestal het stevigste, sterkste hert dat het voorrecht krijgt te paren met de hinden. Een ander hert, het vliegend hert, is evenmin vies van een robbertje vechten. Vanaf juni, op warme zomeravonden, gaan mannetjes al vliegend op zoek naar een vrouwtje. Vinden ze er eentje, dan zijn er vaak ook kapers op de kust en proberen de mannetjes het vrouwtje voor zich te winnen door hun tegenstander met hun stevige kaken op de rug te werpen. Daarna kan er gepaard worden, en dat is – u kan het al raden – met het mannetje met de sterkste kaken. Bovendien houdt het mannetje zijn kaken boven het vrouwtje, waardoor zij niet kan ontsnappen en er succesvol gepaard kan worden.
Links: vechtende edelherten, rechts: vechtende vliegend herten
De knapste man
Niet alleen sterke jongens krijgen het privilege met hun droomvrouw te paren. In de natuur zien we vaak dat mannetjes van bepaalde soorten opvallend kleurrijker zijn dan vrouwtjes. Dat komt omdat felle kleuren een teken zijn van vitaliteit en een bling-bling mannetje daardoor de voorkeur krijgt boven een grijze muis. Hoe meer uitgesproken de kleurverschillen tussen man en vrouw – of het seksueel dichromatisme – hoe groter de seksuele selectie door het vrouwtje. Bij heikikkers bijvoorbeeld kleuren de mannetjes helemaal blauw in het paarseizoen om – in combinatie met hun baltsroep – de vrouwtjes zot te maken. De blauwste kikker, en dus niet per se de sterkste, trekt daarbij vaak aan het langste eind. Ook vogelmannetjes kunnen er wat van. Mannelijke goudvinken pronken met hun helrode borst, baardmannetjes maken ‘baardvrouwtjes’ het hof met hun grijs koppie en ver naar beneden hangende zwarte snor – kan het nog mannelijker, dames? – en kemphanen imponeren ‘kempkippen’ met hun kleurrijke kraag en kuif .
Links: goudvink, midden: baardman, rechts: kemphaan
De attentste man
Ook attente mannen springen eruit bij de vrouwtjes, wat tot de selectie van enkele interessante gedragingen heeft geleid. Bij ijsvogels verwacht het vrouwtje bijvoorbeeld een visje van het mannetje. Alleen na zo’n visoverdracht kan er gepaard worden. Door dat ‘baltsvoeren’ bewijst het mannetje dat hij zich wil inzetten voor de relatie en dat het vrouwtje op haar beide oren kan slapen met hem aan haar zij. Een ander opmerkelijk fenomeen is het futenballet: een ontroerend mooi schouwspel waarbij een mannetjes- en vrouwtjesfuut een dans op het water opvoeren. Ook grutto’s en aalscholvers voeren een dansend baltsritueel op. Deze dans vergroot de bereidheid van het vrouwtje om te paren paren omdat de seksuele motivatie tijdens de dans toeneemt. Hoe beter hij kan dansen, hoe meer kans hij heeft dat er gepaard wordt.
Links: ijsvogel, rechts: baltsende futen
De muzikaalste man
Tot slot is er ook selectie voor melodieuze of luide mannen. De luidste of mooist zingende mannetjes hebben meer kans op paren omdat ze gemakkelijker een vrouwtje aantrekken of omdat de mooie zang het vrouwtje in vuur en vlam zet. De vogelwereld zit vol met seksuele selectie op basis van zang, denk maar aan roerdompen, nachtegalen en roodborstjes. Maar ook amfibieën zoals groene kikkers en zelfs insecten zoals veenmollen brengen hun luidste of mooiste lied om een deerne aan de haak te slaan. Toch is zang of lawaai niet alleen geëvolueerd ten gevolge van seksuele selectie. Aangezien geluiden ook vaak gemaakt worden om bijvoorbeeld territoria af te bakenen, kan pure natuurlijke selectie ervoor gezorgd hebben dat luide mannetjes bevoordeeld werden omdat ze een gebied met meer voedingsbronnen konden opeisen en zo meer overlevings- en voortplantingskansen hadden.
Links: zingende nachtegaal, rechts: veenmol
Darwin in de stad
Dat evolutie door natuurlijke selectie niet altijd een proces van lange adem hoeft te zijn, bewijst de zeer snelle aanpassing van organismen aan een stedelijke omgeving. De selectiedruk om te overleven in steden is zo extreem groot, dat kleine, gunstige aanpassingen meteen een gigantisch voordeel op kunnen leveren en razendsnel verspreiden. Over slechts enkele generaties kunnen kenmerken ontstaan die het leven van heel wat planten en dieren een pak aangenamer maken in onze vaak natuur-onvriendelijke steden. We hadden het bij Onze Natuur al over slechtvalken die graag broeden op hoge gebouwen en de stadsduiven letterlijk uit de lucht kunnen plukken; over paardenbloemen wiens zaad zwaarder wordt, zodat het waarschijnlijker op een lap grond terecht komt en niet op onvruchtbare asfalt; over nachtvlinders die kunstlicht leerden vermijden; over slakken die lichter van kleur worden, zodat ze minder opwarmen in onze warme steden; over spinnen die kleinmazigere netten zouden maken om meer kleine prooien te vangen – grote zijn immers zeldzaam in steden; over de Turdus urbanicus, ooit misschien een nieuwe soort merel, die door specifieke aanpassingen aan het stadsleven steeds meer van de landelijke varianten begint te verschillen; en over zwarte kraaien, misschien wel de slimste bewoners van onze steden.
In zijn intrigerende boek ‘Darwin in de stad’ neemt evolutiebioloog Menno Schilthuizen ons mee naar de steden en hoe die de evolutie van organismen beïnvloeden. Hij vergelijkt onze steden met mierenkolonies. Net als mensen zijn mieren ecosysteemingenieurs: ze kunnen de omgeving waarin ze voorkomen veranderen en zo naar hun hand zetten. Bevers doen dat bijvoorbeeld ook. Net als mensen maken mieren op die manier steden, de mierenhopen. Daarin vormen ze, net als mensen in steden, een georganiseerde samenleving die de omgeving exploiteert via een heel netwerk van wegen. Daarnaast zijn er in die mierensteden duizenden diersoorten geëvolueerd, zoals kevers, miljoenpoten en mijten, die zich aangepast hebben aan een leven op maat van de mieren. Volgens Schilthuizen is dat exact wat er momenteel gebeurt met soorten in onze steden: organismen passen zich aan aan een leven met de mens. Zo bleken donkere stadsduiven over een pigment te beschikken dat schadelijke zware metalen van bijvoorbeeld uitlaatgassen kan inactiveren. Hun donkere verenkleed leverde dus plots een immens voordeel op in een stedelijke omgeving. Huismussen leerden dan weer dat steden onverwachte geschenken kunnen bieden: sigaretten. Trottoirs vol weggegooide sigarettenpeuken zijn jammer genoeg een vertrouwd fenomeen. Huismussen begonnen die peuken echter te verzamelen en in hun nesten te verwerken omdat die insecten-werend werken. Dit is uiteraard geen oproep om zoveel mogelijk sigaretten op straat achter te laten, aangezien ze de natuur flink wat schade toebrengen! Ook voor de mussen hoef je het niet te doen: zij gebruiken gewoonlijk groene bladeren van planten met chemische afweerstoffen tegen mijten, luizen en vlooien.
Links: kruisspin in web, midden: 'Darwin in de stad' van Menno Schilthuizen, rechts: huismus
We mogen ons echter niet blindstaren op de schijnbaar perfecte symbiose van mens en stadsnatuur, en we mogen door het snelle aanpassingsvermogen van sommige organismen zeker niet gaan denken dat ze zich wel zullen redden in het snel veranderende klimaat. Voor elk organisme dat floreert in de stad of de klimaatverandering kan bijbenen, zijn er immers tientallen die er niet in slagen om zich aan te passen. Voor hen is het van levensbelang dat we ons zoveel mogelijk blijven inzetten voor natuurbehoud en -bescherming.
