Zeeslakjes overleefden verzuring

Een compilatie van een aantal onderzochte vrijlevende zeevlinders, -engelen en -olifantjes. Compilatie: Katja Peijnenburg, Naturalis

Ondanks hun delicate schelpjes doorstonden planktonische zeeslakjes twee episodes van oceaanverzuring – in evolutionair opzicht – met verve.

‘Klimaatonderzoekers zien vooral vleugelslakken als extreem kwetsbaar voor oceaanverzuring en goede indicatoren voor klimaatverandering. Wij laten nu zien dat deze planktonische schelpdiertjes een lange evolutionaire geschiedenis kennen en dat ze minstens twee erkende perioden van sterke oceaanverzuring en -opwarming hebben overleefd. Dat stemt optimistisch, maar biedt natuurlijk geen garanties dat ze ook de huidige ongekend snelle veranderingen kunnen doorstaan’, zegt marien bioloog Katja Peijnenburg van Naturalis Biodiversity Center en de Universiteit van Amsterdam. Zij is respectievelijk eerste en laatste auteur van artikelen in PNAS (24 september online) en BMC Evolutionary Biology (21 september) die de afstamming van vleugelslakken (Pteropoden) en zee-olifantjes (Heteropoden) in kaart brengen. ‘De publicaties komen voort uit mijn vidi-project dat beoogt de evolutie van deze twee groepen planktonslakken te vergelijken en zijn het resultaat van en samenwerking tussen vier stoere zeevrouwen in mijn onderzoeksgroep’, aldus Peijnenburg.

Waterkolom
‘Het bijzondere van vleugelslakken en zee-olifanten is dat ze allebei onafhankelijk de waterkolom in de oceaan hebben gekoloniseerd en al dan niet beschikken over complete of gereduceerde schelpjes van aragoniet, een heel makkelijk oplosbare vorm van kalk. Ze zijn meestal maar enkele millimeters tot enkele centimeters groot en komen massaal voor. Vooral vleugelslakken krijgen veel aandacht van klimaatonderzoekers, omdat ze zeer talrijk zijn in de polaire gebieden. Ze zijn voor verzuring van oceanen net zo’n soort indicator als kanaries dat waren voor giftige gassen in koolmijnen.

Een compilatie van een aantal onderzochte vleugelslakken. Compilatie: Katja Peijnenburg, Naturalis

‘In evolutionair en ecologisch opzicht is het ook nog interessant dat vleugelslakken uit twee groepen bestaan, de vegetarische zeevlinders en hun predatoren de zee-engelen. Daarnaast zijn ook zee-olifanten afhankelijk van de zeevlinders voor hun voedsel’, aldus Peijnenburg. Voor het PNAS -artikel is een diepgaande genetische analyse van de vleugelslakken gedaan, waarbij een stamboom is geconstrueerd op basis van 2.654 genen voor 21 soorten. ‘We hebben ze op de Atlantische Oceaan verzameld, nog aan boord met microscopen geïdentificeerd en in vloeibaar stikstof bewaard. Het rna is vervolgens in het lab geanalyseerd, wat een veel diepere genetische analyse mogelijk maakt dan die gebaseerd op een handvol dna-barcodes.’ Gecombineerd met een grondige studie van alle bekende fossielen – in samenwerking met paleobioloog Arie Janssen – tonen de genetische analyses aan dat de pteropoden zo’n 130 miljoen jaar geleden zijn ontstaan. Ze hebben dus zeker twee grote milieucrises van verzuring en opwarming overleefd: de massa-extinctie op de Krijt-Tertiair-grens zo’n 66 miljoen jaar geleden en het zogeheten Paleoceen-Eoceen Thermale Maximum van 56 miljoen jaar geleden.

'Ik vermoed zelfs dat er sprake is van een specifieke evolutionaire wapenwedloop tussen de zeevlinders als prooi en zee-engelen als predator'

‘Dit maakt het evolutionair verhaal van deze slakjes een stuk completer en weerlegt het idee dat hun opmars pas 56 miljoen jaar geleden is begonnen. Ik vermoed zelfs dat er sprake is van een specifieke evolutionaire wapenwedloop tussen de zeevlinders als prooi en zee-engelen als predator. Dat spitten we nu verder uit’, zegt Peijnenburg. De in BMC Evolutionary Biology gepubliceerde stamboom van zee-olifantjes is minder robuust en gebaseerd op barcoding van drie genen: CO1, 28S en 18S. De oudst bekende fossiele heteropode en planktonische slak, Coelodiscus minutus, stamt zelfs van bijna 190 miljoen jaar geleden, uit het Jura. ‘De status hiervan is niet zo zeker en het fossiel archief vertoont veel gaten. Onze genetische analyses wijzen vooral op snelle radiatie vanaf zo’n 25 miljoen jaar geleden’, aldus Peijnenburg. Ze hoopt de evolutionaire achtergrond van de zee-olifantjes nog verder op te lossen.

Hamvraag
De niet bij dit onderzoek betrokken Wageningse marien bioloog en koraalonderzoeker Ronald Osinga beoordeelt de studies als interessant en relevant. ‘Het geeft een gedetailleerde inkijk in de evolutie van deze slakjes, net als koralen veel gebruikte indicatoren in klimaatonderzoek. Het laat zien dat ze onder druk heel snel evolueren, maar de hamvraag blijft inderdaad of dat snel genoeg is om het huidige tempo van verzuring en opwarming bij te kunnen houden.’