Waarom sterven soorten uit? Dit is de overkoepelende vraag die door veel vooraanstaande onderzoekers wordt gesteld. Als we meer weten over wat ertoe leidt dat een soort uitsterft, kunnen onderzoekers er iets aan doen. De trekduif is een bekend voorbeeld, en de soort is uitgebreid bestudeerd.

De trekduif (Ectopistes migratorius) werd ooit in grote aantallen gevonden in Noord-Amerika. Records vertellen over passerende kuddes die de lucht meerdere dagen achter elkaar verduisterden. De soort heeft mogelijk een hoogtepunt bereikt van 5 miljard individuen. Een meer conservatieve schatting is 3 miljard.

Binnen korte tijd, de soort is volledig verdwenen. "Gezien de enorme omvang van de bevolking, het is gewoon verbazingwekkend dat de soort zo snel verdween, " zegt Tom Gilbert, een professor aan het Centrum voor GeoGenetica van de Universiteit van Kopenhagen en een adjunct-professor aan de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU).

De menselijke rol

De geschiedenis van de trekduif is interessant, deels omdat het ons iets kan vertellen over hoe en waarom soorten uitsterven. Inheemse Amerikanen vertrouwden ook op passagiersduiven voor voedsel. Maar in ieder geval in delen van het bereik van de trekduiven, mensen hadden geleerd de soort te oogsten op een duurzaam niveau dat niet dreigde het uit te roeien.

In sommige delen van Noord-Amerika was het gebruikelijk om alleen jonge duiven te eten waarop 's nachts werd gejaagd, omdat dit de volwassen vogels niet leek af te schrikken of te verhinderen om opnieuw te nestelen. Maar vanaf 1500, agressievere Europeanen kwamen naar het continent. De jacht op trekduiven groeide en culmineerde in een massale jacht op de soort gedurende de jaren 1800, voordat de soort uiteindelijk instortte en verdween.

Dus waren de Europeanen dan echt degenen die verantwoordelijk waren voor de ineenstorting? In 2014, een studie gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS suggereerde sterk dat mensen gewoon de laatste druppel waren bij het vernietigen van een soort die al kwetsbaar was en naar de vergetelheid dreigde. De onderzoekers beweerden dat ondanks hun enorme aantal, de trekduiven zaten al in de problemen. De populatie van de soort varieerde sterk, gelijk aan lemmingen, maar over een langere periode.

Toen de Europeanen arriveerden, de soort was al sterk in verval. De bevolking kelderde lang voordat de Europeanen arriveerden, en misschien hebben Europeanen zelfs bijgedragen aan een toename van het aantal op korte termijn. Studies naar de genetische variatie van de soort met behulp van een onderzoeksmethode genaamd PSMC vormden de achtergrond voor deze beweringen.

Alle chromosomen en genen van een individu zijn te vinden in een enkel genoom, en dit genoom is uniek voor elk individu, behalve in het geval van eeneiige tweelingen of soorten zoals termieten, waarbij de individuen grotendeels identieke klonen zijn.

Hier is de kern van de zaak:de PSMC-methode kan de informatie in de genen van een enkel individu van een soort gebruiken om de geschiedenis van de soort in kaart te brengen. Dus, de soort ontwikkelde zich gedurende vele generaties, en onderzoekers kunnen schatten hoeveel individuen er op een bepaald moment waren, allemaal gebaseerd op één genoom. Met behulp van deze methode, onderzoekers ontdekten dat het aantal trekduiven in vrije val was, zelfs vóór de komst van de Europeanen.

Hoewel de soort misschien niet is uitgestorven, het zou in ieder geval aanzienlijk zijn gekrompen, misschien voor slechts een paar honderdduizend individuen. Mensen waren slechts de laatste factor in hun ondergang. We hebben misschien de passagiersduiven van de klif geduwd, maar de soort was daar al onderweg.

Volgens de onderzoekers achter de studie in PNAS , het was niet alleen de schuld van de Europeanen. Het klinkt bijna te mooi om waar te zijn dat ze zoiets definitiefs zouden kunnen bedenken op basis van informatie van slechts een of enkele individuen. En in dit geval is het - althans volgens een nieuwe studie die onlangs in het tijdschrift is gepubliceerd - Wetenschap .

Niet effectief voor trekduiven

Het probleem is dat de PSMC-methode niet kan worden gebruikt op trekduiven. Het nieuwe onderzoek in Wetenschap geeft totaal andere resultaten. Vooraanstaand moleculair bioloog Beth Shapiro is de hoofdauteur van de Wetenschap artikel, en Tom Gilbert is een van de medewerkers van het onderzoek.

PSMC is gebaseerd op de veronderstelling dat genetische variaties relatief gelijkmatig voorkomen langs de chromosomen die het genoom vormen. Dat is, genetische veranderingen komen even vaak voor aan de uiteinden van een chromosoom als in het midden. Maar dat blijkt bij deze soort niet het geval te zijn. "Passagiersduiven hebben niet de variatiepatronen die we zouden verwachten, vanwege de sterke selectie op genen die belangrijk lijken te zijn geweest in de geschiedenis van de soort. Dus in dit geval werkt het niet om PSMC te gebruiken, ’ zei Gilberte.

Bij trekduiven, de meeste genetische diversiteit werd gevonden aan de uiteinden van het chromosoom. Het midden van het chromosoom vertoonde door de selectie op deze genen weinig variatie van generatie op generatie. Dit feit klinkt misschien niet revolutionair, maar het levert totaal andere resultaten op als je de geschiedenis van de soort leest op basis van het genoom van een enkel individu.

Onderzoekers moeten er rekening mee houden dat variaties het grootst zijn in bepaalde delen van het chromosoom in plaats van gelijkmatig verdeeld. Dit maakt de PSMC-methode in deze context onbruikbaar. De onderzoekers achter het artikel in Wetenschap heeft de PSMC-methode niet gebruikt. In plaats daarvan, ze gebruikten mitochondriaal DNA van 41 trekduiven als uitgangspunt.

Mitochondriaal DNA is een aparte, afzonderlijke overerving gevonden in bepaalde cellulaire organellen die mitochondriën worden genoemd. Regulier DNA is een combinatie van de erfenis van vader en moeder. Maar mitochondriaal DNA wordt alleen door de moeder overgedragen. Variaties in mitochondriaal DNA komen ook voor als gevolg van mutaties, en gebeurt relatief constant in de tijd. Dit is een ander uitgangspunt om te begrijpen hoe een soort zich in de loop van de tijd ontwikkelt, en de resultaten kunnen behoorlijk verschillen van de resultaten die zijn gegenereerd met behulp van de PSMC-methode.

In aanvulling, de studie gepresenteerd in Wetenschap analyseerde de volledige genomen van vier trekduiven en vergeleek ze met twee genomen van staartduiven (Patagioenas fasciata), een van de naaste verwanten van de trekduif. Het uiteindelijke resultaat was dat de nieuwe studie compleet andere antwoorden opleverde over de trekduiven en waarom de soort ten onder ging.

Genetische diversiteit

De nieuwe studie is om verschillende redenen interessant. Het rapporteert over de genetische diversiteit van de trekduif, maar ondersteunt ook een geheel andere verklaring voor het uitsterven van de soort. Wetenschappers geloofden eerder dat hoe groter de populatie van een soort is, hoe meer genetisch divers het zal zijn. Maar deze theorie bleek niet te kloppen, zoals het recente onderzoek met trekduiven heeft aangetoond.

Volgens het artikel in Wetenschap , de grote populatiegrootte lijkt trekduiven in staat te hebben gesteld zich sneller aan te passen en te evolueren, en zo schadelijke mutaties te verwijderen. Bij soorten met minder individuen, toeval kan ervoor zorgen dat een minder gunstige mutatie blijft bestaan, maar toeval speelt minder een rol bij soorten met grotere aantallen individuen.

"Mutaties die een groot evolutionair voordeel bieden, zouden zich snel verspreiden, ’ zegt Gilberte.

Het feit dat gunstige mutaties zo snel ongelooflijk dominant werden, leidde simpelweg tot het verdwijnen van andere genetische varianten. Dit leidde ertoe dat de genetische diversiteit bij de trekduif verrassend laag was in verhouding tot het aantal individuen. Dit kan de soort kwetsbaarder hebben gemaakt voor veranderingen. Maar daarom stierf de trekduif niet uit.

"De trekduif stierf door mensen, ’ zegt Gilberte.

De trekduif was niet in de problemen voorafgaand aan de Europese aankomst in Noord-Amerika. Niets suggereert dat de soort op enigerlei wijze worstelde. Misschien is dit niet zo verwonderlijk. In de 19de eeuw, trekduiven waren zo talrijk dat er wedstrijden waren om er gedurende een bepaalde periode zoveel mogelijk te schieten. In één wedstrijd, de winnaar had 30 geschoten, 000 vogels.

Als er niets tussenkomt, het verhaal van de trekduif heeft bijgedragen tot een beter begrip dat zelfs vruchtbare soorten kunnen uitsterven.

De grote sprinkhaan Melanoplus spretus uit het westen van de Verenigde Staten onderging hetzelfde lot. Het ging van een bevolking van enkele biljoenen naar nul in een paar decennia, mogelijk omdat boeren hun broedgebieden vernietigden. In Noorwegen en over de hele Noord-Atlantische Oceaan, de grote alk (Pinguinus impennis) stierf uit nadat mensen ze in grote aantallen hadden geoogst.

Mensen aten in grote hoeveelheden trekduiven, maar ze werden ook gedood omdat ze werden gezien als een bedreiging voor de landbouw. Toen Europeanen door Noord-Amerika migreerden, ze dunden uit en elimineerden de grote bossen waarvan de duiven afhankelijk waren. De duiven leefden voornamelijk op eikels. Omdat de soort al aan het uitsterven was, 250, 000 vogels - de laatste grote zwerm - werden in 1896 op één dag geschoten. Datzelfde jaar de laatste trekduif werd waargenomen in Louisiana. Er is ook geschoten.

De duiven waren waarschijnlijk afhankelijk van een groot koppel om zich voort te planten. Hun instinct werkte niet toen er maar een paar individuen hier en daar bleven. De laatste trekduif stierf in 1914 in de dierentuin van Cincinnati.