Twee genen sturen complex migratiegedrag zalmen

Chinookzalmen paaien na vaak een spectaculaire trektocht stroomopwaarts. Foto: Kevin Belcher, YouTube

Complexe variatie in de timing van migratie en lichaamsbouw van zalmen blijkt bepaald door simpele genetische verschillen.

Het complexe migratiegedrag van vroeg- en laatmigrerende Chinookzalmen staat onder controle van een kleine genregio, waarbij twee genen eigenlijk de dienst uitmaken. Ecotypes met verschillende migratietiming kruisen wel onderling en grote verschillen in fenotype zijn daarom vooral toe te schrijven aan verschillen in leefomgeving. Dit concluderen Amerikaanse ecologen na genoombrede sequentieanalyse van 160 Chinookzalmen (Oncorhynchus tshawytscha) van zowel vroeg als laat migrerende ecotypes, afkomstig uit de rivierbekkens van de Klamath en Sacramento in Noord-California (Science, 30 oktober).

Timing
Hun analyse weerlegt de aanname dat complexe eigenschappen altijd worden beïnvloed door veel genen, ieder met een klein effect. Bij Chinookzalmen is dat niet het geval. De timing van migratie blijkt effectief onder controle te staan van slechts twee genen: GREB1 en ROCK1 . Simpele enkel-nucleotide polymorphismen (SNPs) of duplicaties van deze genen leiden tot complexe verschillen in kenmerken van vroege- of laatmigrerende zalmen, die daarom soms zelfs als verschillende soorten werden beschouwd. De onderzoekers stellen dat deze bevindingen leiden tot een nieuwe kijk op ecotypen en ook belangrijke implicaties hebben voor herstel en instandhouding van zalmpopulaties.

Simpele genetische verschillen lijken verantwoordelijk voor Chinookzalmecotypes die in de herfst of juist in de lente migreren. Foto: Dan Cook / USFWS

‘Zeker een heel interessant en degelijk uitgevoerd onderzoek’, oordeelt de Groningse ecoloog Han Olff, zelf niet betrokken bij deze studie. ‘Het idee dat complex gedrag als migratie maar door een paar genen geregeld wordt, was eigenlijk de minst waarschijnlijke hypothese. Er is wel veel naar gezocht, maar het is moeilijk aan te tonen. Dit genoombrede onderzoek laat nu vrij overtuigend de genetische basis van migratie van deze zalmen zien’, aldus Olff.

Trektochten
Chinookzalmen zijn iconisch vanwege hun spectaculaire, stroomopwaartse trektochten vanuit de Stille Oceaan. Het verschil in timing van deze migratie – in het voorjaar of juist in de herfst – is geassocieerd met eigenschappen als lichaamsgrootte en vetgehalte, en ook met andere leefgebieden. Zalmen die in het voorjaar migreren zijn vanwege het hoge vetgehalte zeer geliefd bij vissers en vervullen ook een vitale ecologische rol in stroomgebieden. Ze zijn een voedselbron voor roofdieren en transporteren voedingsstoffen uit zee naar hoge gebieden die niet bereikt worden door herfstzalmen.

De voorjaarszalmen zijn hierdoor kwetsbaar en zijn in sommige gebieden al uitgeroeid. Het onderzoek laat echter zien dat er nog wel veel genetische uitwisseling en overlap in paaigebieden is tussen verschillende ecotypen. ‘Het positieve verhaal is dat je uit het genetisch reservoir van de herfstpopulatie kunt putten om voorjaarsmigratie te herstellen. Maar ook dat staat of valt natuurlijk bij aanwezigheid van geschikte habitats in het migratiegebied’, stelt Olff. ‘We weten ook niet of deze genetische basis onder migratie een uitzondering is, of bij meer zalmsoorten of andere migrerende soorten voorkomt. Daar zeggen deze onderzoekers ook weinig over, ze hadden van mij wel wat meer mogen generaliseren.’

'Bij zo’n migratie kiezen ouders eigenlijk de beste overlevingsomgeving voor hun jongen'

Olff is zelf laatste auteur van een recente publicatie (Oecologia, 11 juni) die voor migratiepatronen van brandganzen, bultrugwalvissen en zalmen ontogenetische nicheverschuivingen naar voren schuift als een belangrijke uiteindelijke verklaring voor seizoensmigratie. ‘Dieren stellen in verschillende levensfasen andere eisen aan hun leefomgeving. Zalmen laten hun larven opgroeien in het relatief veilige en stressarme zoete water van kleine riviertjes. Bij zo’n migratie kiezen ouders eigenlijk de beste overlevingsomgeving voor hun jongen in plaats van voor zichzelf. Maar migratie maakt soorten ook kwetsbaar, omdat meerdere omgevingen van goede kwaliteit en op afstand van elkaar nodig zijn om te kunnen overleven.’

Onderwaterfilmbeelden van het paaigedrag van Chinookzalmen in New Zealand. Bron: Kevin Belcher, YouTube