De stad als evolutionaire factor – wissenschaft.de

Aan de hand van het voorbeeld van witte klaver hebben onderzoekers voor het eerst op wereldschaal laten zien hoe het leven in een stedelijke omgeving organismen kan veranderen. De wijdverspreide plant vertoont een vergelijkbaar patroon van genetische aanpassing in veel steden over de hele wereld: in een stedelijke omgeving investeert luzerne vaak niet in een roofdierafweermiddel. Dit voorbeeld illustreert de complexe manier waarop door de mens veroorzaakte veranderingen in het milieu de kenmerken van levende wezens kunnen veranderen.

Toen weiden, bossen en water het land vormden, creëerde de mens radicaal nieuwe levensomstandigheden: grote delen van de wereld werden in verschillende mate omgevormd tot cultuurlandschappen. De stad vertegenwoordigt de meest extreme vorm, zoals bekend, kunnen veel inheemse dier- en plantensoorten zich niet aanpassen aan de zeer speciale omstandigheden van de omgeving die wordt gekenmerkt door beton en asfalt. Sommige soorten hebben echter kansen gevonden om in niches te zijn. In sommige gevallen is al bekend dat het stadsleven leidde tot een adaptieve evolutie bij deze soorten: er zijn aanwijzingen voor genetisch bepaalde veranderingen in eigenschappen in stedelijke populaties.

Het is een proces op basis van selectie: als een eigenschap, zoals kleur of de samenstelling van bepaalde stoffen in de lichaamsweefsels, bruikbaar is in de stedelijke omgeving, dan kan een op deze manier bereid monster beter leven en meer nakomelingen opleveren. Generaties lang kan de eigenschap zich steeds meer vestigen in het genoom van de stedelijke populatie van een soort. Tot op heden zijn deze effecten echter alleen in bepaalde steden op regionaal niveau gedocumenteerd. Het internationale team van wetenschappers van het onderzoeksproject Global Urban Evolution (GLUE) onderzoekt dit effect voor het eerst op grotere schaal.

Totaal ander stadion

Als modelorganisme kozen ze een plant die over de hele wereld voorkomt en zowel in landelijke als stedelijke gebieden voorkomt: witte klaver (Trifolium repens). De focus van hun huidige onderzoek lag op het vermogen van deze plant om blauwzuur (waterstofcyanide) te vormen. De productie van deze stof is gebaseerd op een genetische basis, de vererving van deze stof is eenvoudig te traceren. Het belangrijkste doel van blauwzuur is om roofdieren zoals slakken, konijnen en dergelijke af te schrikken, maar de productie gaat gepaard met plantkosten – de productie van blauwzuur vereist middelen die niet kunnen worden gebruikt voor groei en zaadproductie. Zo zijn er ook planten in de witte klavergroepen, die als het ware het risico lopen de productie op te geven – hun bereidheid om blauwzuur te produceren is verstoord. Het is duidelijk dat wanneer het belang van verdediging afneemt, het nut van planten met deze aanleg toeneemt.

Deze trend lijkt veel voor te komen in stedelijke luzernepopulaties over de hele wereld, volgens de bevindingen van de GLUE-onderzoekers. De resultaten zijn gebaseerd op onderzoeksgegevens uit 26 landen – waaronder Duitsland. Wetenschappers hebben de genetica van duizenden witte klaverplanten in 160 steden en de omliggende gebieden vastgelegd en geanalyseerd. Zoals ze rapporteerden, onthulden hun resultaten een wijdverbreid patroon: vergeleken met landelijke voorraden hadden stedelijke luzernebewoners in veel gevallen bijzonder hoge percentages planten die niet langer blauwzuur produceerden. Ook het geleidelijke effect werd duidelijk: hoe meer uitgesproken het stedelijke karakter van de woonruimte, hoe minder bereidheid van luzerne om de stof te produceren.

Een modelfabriek voor stadsontwikkeling

Naast andere mogelijke factoren schrijven wetenschappers het effect vooral toe aan de lagere incidentie van herbivoren in stedelijke gebieden: aangezien witte klaver in de stad groeit, is het daarom minder bedreigend dan slakken, konijnen en dergelijke in een meer landelijke omgeving . Voor het reproductieve succes van stedelijke luzerne lijkt het daarom in veel gevallen goedkoper om de dure productie van blauwzuur te staken dan om deze te handhaven. In dit opzicht kunnen de binnensteden van Toronto, Tokio of München worden vergeleken, en zo bleek de grote overeenkomst in deze evolutionaire ontwikkeling.

“Deze studie is een model om te begrijpen hoe mensen de evolutie van het leven om ons heen veranderen”, zegt co-auteur Rob Ness van de Universiteit van Toronto. De bevindingen maken duidelijk hoe de stad als habitat het verloop van de ontwikkeling kan beïnvloeden. Dat kan van belang zijn voor ecologen en evolutiebiologen, maar ook voor de samenleving”, zegt de wetenschapper.

Voor GLUE is de huidige versie nog maar het begin, schreef de Universiteit van Toronto. De uitgebreide genetische gegevens over witte klaver die door meer dan 280 projectdeelnemers zijn verzameld, kunnen nog lang als basis dienen voor verder onderzoek. “Er is nog nooit een veldstudie van evolutie op deze schaal uitgevoerd, of een wereldwijde studie naar de invloed van verstedelijking op evolutie”, zegt Mark Johnson van de Universiteit van Toronto, die het project coördineert. “Bijna iedereen die we vroegen om samen te werken was het ermee eens – de onderzoekers erkenden het belang van dit project en dat maakte ons wereldwijde project mogelijk,” zei Johnson.

Bron: Universiteit van Toronto, professioneel artikel: Wetenschap, doi: 10.1126/science.abk0989

© wissenschaft.de – Martin Vieweg