DOOR GERT VAN MAANEN - ILLUSTRATIE: VECTON/SHUTTERSTOCK & FOTO'S: DENIS APPLEWHITE, PETER R. GRANT / PRINCETON_UNIVERSITY, ERIC ENBODY & NATURALIS - 26-04-2024 - Evolutiebiologie
Populaire voorstelling van de radiatie van de darwinvinken, met tien van de zeventien vinksoorten die nu van de Galapagoseilanden bekend zijn.In blauw de soorten die op het eiland Daphne Major voorkomen.
De darwinvinken op Galapagos zijn een schoolvoorbeeld van evolutie. Een verhaal dat mede dankzij veertig jaar meten en wegen door biologenechtpaar Peter en Rosemary Grant op Daphne Major verrassende wendingen kent. ‘We kunnen nog zoveel leren van de darwinvinken.’
‘We zijn zeker niet over één nacht ijs gegaan bij onze keuze voor Daphne Major. We hebben meerdere pilots op eilanden gedaan, want we wilden bij deze veldstudie aan darwinvinken echt de diepte in gaan. Daphne was een klein en onbewoond eiland, waardoor we in staat waren meerdere vinksoorten op de voet te volgen. In een nat seizoen betreft het een paar duizend vinken en in een droog seizoen maar enkele honderden, dus is er sprake van flinke natuurlijke selectie. We realiseerden ons na de eerste twee veldseizoenen al dat het productief zou zijn om door te gaan, maar konden niet voorzien hoe succesvol het zou worden. Het was een uitdagende plek om veldonderzoek te doen, maar heeft ons veel inzicht gegeven in evolutie in actie’, vertelt de 87-jarige Britse ecoloog en evolutiebioloog Peter Raymond Grant 3 april in een Teamsessie, samen met zijn evenoude echt- en vakgenoot Barbara Rosemary Grant. Beiden zijn gepensioneerde medewerkers van Princeton University, maar nog kranig en alert.
Het onbewoonde vulkaaneilandje Daphne Major ligt ongeveer 8 kilometer ten noorden van het centrale Galapagoseiland Santa Cruz en is met 25 hectare ontgeveer tien keer zo klein als Rottumeroog. Foto: Erik Enbody
Recent werkten ze nog mee aan een artikel over de evolutionaire ontwikkeling van vier darwinvinksoorten op Daphne Major, gebaseerd op analyse door genetici van Uppsala University van maar liefst 3.955 complete genomen van darwinvinken (Science, 2023). Vinken die vrijwel allemaal door de vingers zijn gegaan van de Grants en hun team, die het eiland van 1973 tot 2020 jaarlijks meerdere maanden bezochten voor veldonderzoek en van 1988 tot 2012 ook systematisch bloedmonsters van de darwinvinken namen. ‘Het genomische werk versterkte de resultaten van het veldonderzoek door ons te laten zien wat er op genetisch niveau gebeurt als we de evolutie in het veld bestuderen’, constateert Peter Grant. ‘Veldwerk en genomisch labwerk zijn wonderbaarlijk complementair, zoals steeds meer biologen beseffen.’
‘Veldwerk en genomisch labwerk zijn wonderbaarlijk complementair, zoals steeds meer biologen beseffen’
Dat de Darwin200-expeditie met zeilschip de Oosterschelde van 26 april tot 19 mei de Galapagosarchipel bezoekt (zie pagina 12) vormt een mooie aanleiding om het verhaal van de iconische darwinvinken voor het voetlicht te brengen. De nu achttien darwinvinksoorten – strikt gezien geen vinken maar tangaren – zijn een soortenzwerm die afstamt van één vooroudersoort uit het oorsprongsgebied in Midden- of Zuid-Amerika: met de kokosvink (Pinaroloxias inornata) op Isla de Cocos voor de kust van Costa Rica en alle andere darwinvinksoorten die vanaf twee miljoen jaar geleden op Galapagoseilanden zijn ontstaan. Het is een voorbeeld van evolutionaire radiatie dat veel schoolboeken en media aanhalen, maar ook een verhaal met enkele onverwachte en minder bekende wendingen. Dit mede te danken aan het vangen en ringen van darwinvinken, observaties aan de zang en metingen aan vleugels, poten, snavels en beschikbare zaden die jarenlang trouw zijn ingezameld door het Grant-team. ‘De belangrijkste les die we hebben geleerd is dat evolutie mogelijk veel vaker in realtime plaatsvindt dan velen zich realiseerden en misschien nog steeds realiseren’, constateert Peter Grant. ‘Om de evolutie rechtstreeks in het veld te bestuderen, moet je bereid zijn om interessante eigenschappen te meten, met grote steekproeven gedurende langere perioden. Bovenal moet je een interessant systeem kiezen waarin je dit kan doen.’
VOEDSELCOMPETITIE
Als Charles Darwin in 1835 vier Galapagoseilanden bezoekt, is hij zich nog niet echt bewust dat de vinken een interessant systeem zijn voor soortvorming. Dat besef komt pas als ornitholoog John Gould in 1837 vanwege morfologische verschillen constateert dat het een compleet nieuwe groep vinkensoorten betreft die hij indeelt in vier genera. Echt populair als model voor evolutionaire radiatie worden de vinken pas door het standaardwerk van de Britse ornitholoog David Lack, Darwin’s Finches , 1947 (zie kader: ‘Leesvoer’), die de nadruk legt op natuurlijke selectie, ontwikkeling op verschillende eilanden en voedselcompetitie. Dankzij het veldwerk van het Grant-team op Daphne Major krijgt het evolutionaire verhaal een stevige onderbouwing voor vier voornamelijk zaadetende darwinvinksoorten: de kleine grondvink (Geospiza fuliginosa), middelste grondvink (G. fortis), grote grondvink (G. magnirostris) en cactusvink (G. scandens). Relatief bekend zijn de jojo-effecten in snavelgrootte en -vorm in relatie met groeifactoren als Bmp4, die de Grants minutieus in kaart brachten. Die zijn verbonden met droge en natte El Niño-periodes en hebben grote consequenties voor overleving en reproductie van de vogels.
Big Bird, de hybride die in 1981 op Daphne Major ontstond door hybridisatie van een grote cactusgrondvink (Geospiza conirostris), die vanaf het op 64 kilometer gelegen eiland Española invloog, en een lokale middelste grondvink (Geospiza fortis). Foto: Peter R. Grant.
Maar minstens zo spectaculair zijn de zeldzame gebeurtenissen die ze dankzij hun meerjarige veldwerk waarnamen, zoals de hybridisatie die in 1981 optrad nadat een grote cactusgrondvink invloog en paarde met een lokale middelste grondvink. Die tot Big Bird gedoopte hybride ontwikkelde zich binnen twee generaties tot een nieuwe soortlijn, mede doordat de afwijkende zang en snavels de hybriden reproductief isoleerden van inheemse soorten. ‘Onze meest verrassende ontdekking was dat hybridisatie kan leiden tot de vorming van een nieuwe soortlijn. Een lijn die op weg is een nieuwe soort te worden’, constateert Peter Grant. ‘Het is een soortlijn die het al zes generaties heel goed doet, maar we weerstaan de verleiding om het als een nieuwe soort te beschrijven’, vult Rosemary aan. ‘We krijgen vaker, van zowel creationisten als biologen, de opmerking dat darwinvinken geen soorten zijn maar variëteiten. Welke naam je het ook geeft, ons onderzoek toont duidelijk aan dat de vinkensoorten in de regel niet met elkaar kruisen. Darwinvinken zijn functioneel gescheiden soorten, maar we weten natuurlijk niet hoe het met Big Bird verder zal vergaan: soorten komen en gaan’, aldus Rosemary. ‘Wat dat betreft kunnen we nog zoveel leren van de darwinvinken.’
Vijf van de 31 vinken die Charles Darwin in 1835 op de Galapagoseilanden verzamelde en via omzwervingen in de collectie van Naturalis belandden: een cactusgrondvink (Geospiza scandens), drie kleine grondvinken (G. fuliginosa) en een vegetarische boomvink (Platyspiza crassirostris). Foto: Naturalis
De Grants rekenen erop dat onderzoekers, bijvoorbeeld eens in de tien jaar, naar Daphne terug zullen keren om interessante ontwikkelingen in de populatie darwinvinken te monitoren. ‘Er blijft behoefte aan toegewijd veldwerk op plaatsen over de hele wereld die ongestoord of nauwelijks verstoord zijn door mensen, om volledig natuurlijke processen die daar plaatsvinden te onderzoeken’, constateert Peter Grant. ‘Gekoppeld hieraan is er een steeds urgentere noodzaak om dergelijke plaatsen, en de organismen die ze bewonen, te behouden. Galapagos is zo’n plek.’
De evolutiebiologen Peter R. en P. Rosemary Grant van Princeton University.
Kader:
LEESVOER DARWINVINKEN & GALAPAGOS
Klassieker van de Britse ornitholoog David Lack, die de tangaren van de Galapagosarchipel tot darwinvinken doopte en de evolutionaire radiatie van deze vogels een plek bezorgde in vrijwel alle schoolboeken. Een facsimile van zijn oorspronkelijke essay met tabellen en illustraties, met aanvullingen van geneticus Peter Boag en ecoloog Laurene Ratcliffe.
DE SNAVEL VAN DE VINK
Jonathan Weiner, vertaling: Peter Diderich (1994)
Paperback, 358 pagina’s, circa 10 euro (tweedehands)
In dit met een Pulitzer Prize bekroonde boek doet de Amerikaanse wetenschapsjournalist Jonathan Weiner verslag van het veldonderzoek naar natuurlijke selectie van de ‘vinkeneenheid van de Grants’ op Daphne Major. Een levendig en spannend verhaal en volgens Nature ‘een van de beste voorbeelden van wetenschapsjournalistiek’.
DE PROEFTUIN VAN DE EVOLUTIE
Edward J. Larson, vertaling: Ruud Rook (2001)
Paperback, 366 pagina’s, circa 10 euro (tweedehands)
In De proeftuin van de evolutie laat de Amerikaanse historicus Edward Larson zien wat er zich in twee eeuwen op de Galapagosarchipel allemaal heeft afgespeeld en hoe dit de eilanden heeft getransformeerd. Het beschrijft bezoeken van walvisvaarders als Herman Melville, van natuuronderzoekers en elkaar bestrijdende onderzoeksinstituten, maar ook van piraten en excentrieke avonturiers.
DARWIN IN GALÁPAGOS
K. Thalia Grant & Gregory B. Estes (2009)
Hardcover, 362 pagina’s, 57,50 euro (nieuw)
Dit is dé gids die stap voor stap het bezoek van Darwin aan de Galapagoseilanden reconstrueert. Thalia Grant en Gregory Estes zijn de dochter en schoonzoon van Peter en Rosemary Grant en kennen als natuurgidsen de archipel op hun duimpje. Ze geven zelfs lezers in leunstoelen het gevoel zelf de eilanden te bezoeken.
GALÁPAGOS AT THE CROSSROADS
Carol Ann Basset (2009)
Hardcover, 304 pagina’s, circa 10 euro (tweedehands)
De ondertitel Pirates, Biologists, Tourists and Creationists Battle for Darwin’s Cradle of Evolution maakt al enigszins duidelijk waarom de Amerikaanse milieujournalist Carol Ann Basset vindt dat de Galapagoseilanden zich op een kruispunt bevinden. De archipel weerspiegelt als microkosmos hoe de mensheid omgaat met de fragiele planeet.
In dit rijk geïllustreerde boek presenteren de evolutiebiologen Peter en Rosemary Grant een overzicht van veertig jaar onderzoek aan darwinvinken op Daphne Major en de implicaties voor soortsvorming. Het doet verslag van metingen aan de snavels en van onderzoek aan zang, dna-analyses en voedings- en voortplantinggedrag. Een bijbel voor evolutiebiologen.
In Enchanted by Daphne verhaalt de Britse ecoloog Peter Grant hoe hij in 1973 samen met zijn vrouw Rosemary op het afgelegen en onbewoonde Galapagoseilandje Daphne Major belandde om darwinvinken te bestuderen. Een biografie en historische speurtocht met veel doodlopende wegen.
Hoewel Rosemary Grant vaak in één adem genoemd wordt met haar echtgenoot en medeonderzoeker Peter kent haar loopbaan een veel kronkeliger verloop. In deze biografie verhaalt ze hoe ze een huwelijk, kinderen, een promotie (op haar 49ste) en veertig jaar veldwerk naar vinken succesvol combineerde.