Darwinvinken bereiken limiet op de Galápagoseilanden

De evolutie van vogelsoorten op de Galápagoseilanden, de wieg van Darwins evolutietheorie, verloopt niet voor alle soorten even snel. Onder de meeste vogels op de eilanden neemt de soortenrijkdom nog toe, maar de Darwinvinken hebben al een evenwicht bereikt: nieuwe vinkensoorten kunnen alleen nog verschijnen wanneer een bestaande soort verdwijnt. Deze ontdekking zorgt voor een bijstelling van de klassieke ideeën over evolutie op eilanden, die stammen uit de jaren zestig van de vorige eeuw. Dit staat in een publicatie van onderzoekers van de Universität Potsdam, University Edingburgh en de Rijksuniversiteit Groningen, die op 23 juni 2015 is verschenen in Ecology Letters.

Eilanden, geïsoleerde ecosystemen met een natuurlijke barrière voor immigratie van soorten, vormen natuurlijke laboratoria voor het onderzoek naar evolutie. De klassieke eilandentheorie voorspelt dat er een evenwicht ontstaat tussen immigratie en uitsterven van soorten. Een recente aanvulling van de theorie stelt dat bij een toename van de soortenrijkdom er steeds meer ecologische niches worden gevuld, wat zorgt voor een negatieve terugkoppeling op immigratie (omdat immigranten van buiten geen eigen plek kunnen vinden om te settelen) en op soortsvorming (de ruimte voor het ontstaan van nieuwe soorten is geblokkeerd).

DAISIE

‘Maar deze ideeën zijn nog nooit in detail getest, omdat de juiste gegevens en de juiste analysemethoden ontbraken’, legt Rampal Etienne uit. Hij is hoogleraar Theoretische en Evolutionaire Ecologie van Ecologische Levensgemeenschappen aan de RUG. Samen met Luis Valente (Potsdam) en Albert Phillimore (Edingburgh) heeft hij DAISIE ontwikkeld, een wiskundig model dat de afstamming (fylogenie) van nog levende soorten gebruikt om de evolutionaire dynamiek te onderzoeken. DAISIE staat voor ‘Dynamic Assembly of Islands by Speciation, Immigration and Extinction’ en verwijst ook naar een familie van zonnebloemachtige planten (‘daisies’) die zich onder meer op Hawaiï in grote diversiteit hebben ontwikkeld.

Stambomen

In DAISIE zijn de fylogenetische gegevens van vogelsoorten op de Galápagoseilanden ingevoerd. Die ‘stambomen’ zijn gemaakt met behulp van gedetailleerde informatie over het DNA van deze vogels. DAISIE kan berekenen hoeveel diversiteit er kan ontstaan vanuit een soort en schat de snelheid van immigratie, soortvorming en uitsterven per afstammingslijn.

Geen plek meer

‘De analyse toont ons dat er wat de vinken betreft inderdaad negatieve terugkoppeling is door de diversiteit. Er is geen plek meer voor nieuwe soorten, tenzij een bestaande soort verdwijnt. De eilanden zijn dus verzadigd waar het vinkensoorten betreft’, legt Etienne uit. Dit betekent niet dat vinken niet meer veranderen. ‘We vinden juist dat de snelheid van zowel evolutie als uitsterven zeer hoog is bij Darwinvinken. Dat verklaart vermoedelijk waarom deze vogels al in een evenwichtssituatie verkeren.’

Spotlijster

Andere soorten, zoals spotlijsters, hebben nog geen evenwicht bereikt. Dit gaat in tegen de heersende opinie dat oceanische eilanden doorgaans in evenwicht zijn. ‘Onze gegevens laten zien dat de evolutie van deze vogels traag verloopt, maar dat er nog steeds meer diversiteit ontstaat.’ Dus is het te verwachten dat er in de verre toekomst nieuwe soorten spotlijsters ontstaan – ervan uitgaande dat de omstandigheden op de eilanden niet veranderen.

Geïsoleerde ecosystemen

Het onderzoek laat zien dat het DAISIE model – dat door de onderzoekers is vrijgegeven als library* in de veelgebruikte gratis softwareomgeving R – waardevol is voor het bestuderen van de evolutionaire dynamiek op eilanden. Het breidt de bestaande theorie, die is gebaseerd op immigratie en uitsterven, uit met soortvorming. Etienne: ‘En het werkt niet alleen voor eilanden maar voor alle geïsoleerde ecosystemen, zoals meren of bergtoppen.’

Natuurbeheer

Behalve dat DAISIE de evolutionaire geschiedenis kan verklaren, voorspelt het model ook toekomstige diversiteit. ‘Dat kan interessant zijn voor natuurbeheer: we beschermen niet alleen de bestaande soorten, maar ook de diversiteit van de toekomst.’

Noot voor de redactie

• *Weblink naar DAISIE: http://cran.r-project.org/web/packages/DAISIE/index.html
• Referentie: Equilibrium and non-equilibrium dynamics simultaneously operate in the Galápagos islands, Ecology Letters, 23 juni 2015, DOI: 10.1111/ele.12461
  Luis M. Valente,¹ Albert B. Phillimore² and Rampal S.Etienne^{3
  1} Unit of Evolutionary Biology/Systematic Zoology, Institute of Biochemistry and Biology, University of Potsdam, Germany. ²Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, UK; ³Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences, University of Groningen, The Netherlands

• Meer informatie: Rampal Etienne