Genetisch onderzoek van dierenpopulaties kan ook geologische puzzels oplossen. Dat bewezen onder meer onderzoekers van ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael.
Op basis van DNA-onderzoek op meer dan duizend stalen uit dierentuinen, musea en wilde populaties stipten de onderzoekers de oorsprong van de drie grootste zoogdieren van het Indonesische eiland Sulawesi aan. Daaruit leidden ze af dat het eiland veel jonger is dan oorspronkelijk werd gedacht.
Zo’n 3 à 4 miljoen jaar geleden lag enkel het centrale deel van het eiland boven water en de rest van het eiland werd pas tijdens de laatste 2 miljoen jaar gevormd. Het onderzoek was mogelijk – en revolutionair - doordat biologen én geologen uitzonderlijk multidisciplinair samenwerkten. Onderzoekers konden conclusies maken over de geologie van het gebied vanuit een biologische achtergrond, met de hulp van genetica.
Wallacea
Biologen en geologen zijn al erg lang geïntrigeerd door de natuurlijke geschiedenis van Sulawesi. Het eiland maakt deel uit van Wallacea. Dat is een eilandengroep pal in het midden van Indonesië en vernoemd naar de Britse natuuronderzoeker Alfred Russell Wallace. De tijdgenoot van Charles Darwin merkte op dat de eilanden qua biodiversiteit erg verschillen ten opzichte van de meer westelijk gelegen Indonesische eilanden, zoals Java en Bali. Terwijl ze toch niet al te ver van elkaar liggen. Het deed hem vermoeden dat er een mechanisme speelde dat ervoor zorgde dat Wallacea al langere tijd geïsoleerd was. Op dat moment was er nog niets bekend over continentendrift. Nu is geweten dat Wallacea op de grens van een tektonische plaat ligt. De platentektoniek heeft er immers voor gezorgd dat dit eiland is ontstaan. Daarbovenop hebben zeespiegelschommelingen ook de vorm van het eiland bepaald en zo ook de genetische diversiteit en structuur. Door de bijzonder diepe zeebodem op deze grens waren er zelfs tijdens de laatste ijstijd – toen de zeespiegel erg laag stond – geen landbruggen met de omringende eilanden.
Endemische diersoorten
Je vindt op Sulawesi – het grootste eiland van Wallacea – dan ook weinig landdieren. Een gevolg van de lange isolatie van Sulawesi is dat het bulkt van endemische soorten, soorten die maar op één plaats ter wereld voorkomen. Zo komen bijvoorbeeld minstens 61 van de 63 niet-vliegende zoogdiersoorten nergens anders te wereld voor. Het eiland heeft maar drie grote zoogdieren: het hertenzwijn (of babiroussa), de anoa (of dwergbuffel) en het Sulawesi wrattenzwijn. Ze zijn uniek voor het eiland en maken zelfs deel uit van de culturele geschiedenis: de drie hoefdieren komen terug in rotsschilderingen van prehistorische eilandbewoners.
Multidisciplinaire studie
Het baanbrekende onderzoek werd grotendeels geïnitieerd door wetenschapper Peter Galbusera, conservatiegeneticus bij het Center for Research and Conservation (CRC), het wetenschappelijk onderzoekscentrum van ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael. In een eerdere studie achterhaalde hij al de genetische basis voor het internationale kweekprogramma van het hertenzwijn. Peter en zijn collega’s beschikten na het initiële onderzoek over een schat aan informatie en stalen van de hoefdieren van Sulawesi zodat het kriebelde om de studie uit te breiden. Ze zetten een multidisciplinaire studie, met biologen én geologen dus, op touw om de biogeografie van deze unieke hoefdieren uit te pluizen. De biologen focusten zich op de genetica en de morfologie van de dieren. De geologen keken vooral naar de structuur van het eiland. Op deze manier wilden de onderzoekers te weten komen wanneer Sulawesi haar actuele vorm en grootte kreeg. Maar ook welke invloed de eilandvorming had op de evolutie van de biodiversiteit.
Moleculaire klokanalyse
Die evolutie kan worden achterhaald aan de hand van moleculaire klokanalyse. “Aangezien DNA muteert aan een nagenoeg vaste snelheid, kan je uit het genetisch verschil tussen twee soorten (of populaties) nagaan hoe lang het geleden is dat ze uit elkaar evolueerden en dus wanneer de laatste gemeenschappelijke voorouder leefde”, legt Peter Galbusera uit. In het CRC gebeurde hoofdzakelijk de analyse van stalen uit dierentuinpopulaties en stalen van wilde populaties.
Verzonken delen stegen
De analyses tonen dat de gemeenschappelijke (soortspecifieke) voorouder voor elk van de drie hoefdieren zowat op hetzelfde moment leefde, zo’n 1 à 2 miljoen jaar geleden, en dat de verspreiding van de soorten naar andere delen van het eiland dus ook gelijktijdig plaatsvond. De trigger van deze verspreiding vertalen de onderzoekers naar het vrijkomen van land: in die periode stegen verzonken delen van het eiland tot boven de zeespiegel. Verder genetisch onderzoek toonde ook dat de oorspronkelijke populatie (ca. 3 miljoen jaar geleden) enkel op het centrale, hoger gelegen deel van Sulawesi leefde.
Natuurbehoud
Beide resultaten geven aan dat zo’n 3 à 4 miljoen jaar geleden enkel het centrale deel van het eiland boven water lag en dat de rest van het eiland pas tijdens de laatste 2 miljoen jaar werd gevormd. Net als bij Wallace konden de onderzoekers conclusies maken over de geologie van het gebied vanuit een biologische achtergrond – deze keer wel met een beetje hulp uit de genetica. Jammer genoeg zijn de soorten de laatste jaren fel in aantal geminderd, door overmatige jacht, maar ook doordat ze steeds meer leefgebied moeten afstaan aan landbouwers. Voor zo’n bedreigde diersoorten proberen ZOO Antwerpen en ZOO Planckendael, in samenwerking met dierentuinen wereldwijd een vangnet op te bouwen, voor het geval het mis gaat met de wilde populaties. “Daarom is het belangrijk om op een doordachte manier met dierentuinpopulaties om te gaan, onder andere door middel van genetisch onderzoek. Voor het hertenzwijn ontdekten we in een eerdere studie dat er eigenlijk twee verschillende (onder)soorten in de dierentuinpopulatie voorkomen, die echter met elkaar konden kweken”, zegt Peter Galbusera. “We vinden het belangrijk dat het onderzoek niet alleen ten goede komt aan het welzijn en de voortplanting van dieren in de ZOO, maar ook van wilde populaties”, besluit Peter. “Alleen zo kunnen dierentuinen hun belangrijke rol innemen in de strijd voor natuurbehoud.”
Ga op ontdekking op www.ZOOscience.be en ontmoet de wereld áchter onze dierentuinen. Ontdek waarom wij wetenschappelijk onderzoek doen, ga mee op expeditie naar Bulgarije, kom te weten hoe het genetisch onderzoek de okapi’s helpt en waarom we haren verzamelen van goudkopleeuwaapjes.
