Hoe een invasieve bij Australie wist te veroveren
Categorie(ën): Agrarische sector, Ecologie, Nieuws
De Aziatische honingbij zou ten onder moeten zijn gegaan door gebrek aan genetische diversiteit, maar dankzij natuurlijke selectie was de soort juist succesvol.
In het befaamde geval van de Darwinvinken speelt de natuurlijke selectie een beslissende rol door een bepaalde eigenschap te bevorderen, juist uit te roeien of te negeren. Maar in werkelijkheid is de invloed van de natuurlijke selectie vaak ingewikkelder. Een ongewoon patroon van natuurlijke selectie blijkt verantwoordelijk voor het opvallende verspreidingspatroon van de Aziatische honingbij (Apis cerana) vanuit Papoea Nieuw Guinea naar Australië, dat door Rosalyn Gloag en haar team van de Universiteit van Sydney is ontrafeld.
De eerste Aziatische honingbijen – Apis cerana – bereikten de kust van Australië in 2007, waarschijnlijk op de mast van een schip of verborgen in een container. Ze kwamen het land binnen in Cairns aan de noordoostelijke kust en verspreidden zich van daaruit in hoog tempo. Bruce White, gepensioneerd specialist in bijenteelt (‘apicultuur’) en bio-veiligheid, zegt dat de Australische diensten die op de invasie reageerden, niet goed toegerust waren om de bijen tegen te houden en zich niet realiseerden hoe snel de kolonies zich konden verspreiden. Bezorgde bijenhouders waarschuwden de autoriteiten voor de A.cerana volken die ze op hun land aantroffen, maar pogingen ze uit te roeien bleven zonder succes.
Tot heden is het succes van A.cerena in Australië een biologisch raadsel. Onder normale evolutionaire omstandigheden zou de verspreiding van invasieve bijen geremd zijn door het zgn ‘founder effect’: de geringe genetische diversiteit van een populatie die ontstaan is uit een klein aantal individuen.
Voorlopig onderzoek aan de hand van neutrale genetische ‘markers’ wijst uit dat de soort maar eenmaal in Cairns aan land is gekomen met een of enkele volken, en dat er geen latere invasies zijn geweest die voor nieuwe genen zouden hebben kunnen zorgen, zodat het ‘founder effect’ vermeden kon worden.
Geringe genetisch diversiteit kan diverse gevolgen hebben, maar het zou bij de bijen specifiek de geslachtsbepaling hebben gehinderd. Bij Apis cerana worden – net als bij de Europese honingbij, Apis mellifera – diploïde individuen vrouwelijk, terwijl haploide larven zich tot mannetjes ontwikkelen. Dit systeem wordt geregeld door een enkel gen, csd, met een belangrijk voorbehoud: een larve die diploïde is en homozygoot voor csd is niet levensvatbaar. In een grote diverse populatie met veel verschillende csd-allelen is de kans op tweemaal hetzelfde allel zo klein dat dit zelden een probleem oplevert. Maar in populaties met slechts een paar csd-allelen komen meer homozygoten voor. Dit kan het voortplantingssucces ernstig beperken. In theorie kan dit bijen erg gevoelig maken voor het ‘founder effect’. Bij andere sociale insecten met hetzelfde systeem werkt het ook zo.
Om uit te zoeken hoe A. cerana dit probleem heeft opgelost heeft het team de csd-genen van de bijen die in elk jaar na hun binnenkomst gevangen zijn, gesequenst. Die waren beschikbaar in monsters die genomen zijn in het kader van pogingen ze uit te roeien. Ze onderzochten daarnaast populaties van A.cerana in het oorsprongsgebied in China. Ze vonden 22 verschillende csd-allelen in het oorsprongsgebied en slechts 7 in de invasieve kolonies. Tijdens de eerste paar jaar na de invasie waren slechts drie van deze allelen algemeen – een enorme afname in genetische diversiteit die een eind zou moeten hebben gemaakt aan de Aziatische honingbijen in Australië.
In kleine populaties verdwijnen zeldzame allelen meestal door toeval. In dit geval namen de csd-allelen die zeldzaam waren in de binnenkomende populatie juist toe in de volgende jaren, aldus Gloag en haar team. De frequenties van alle zeven genen bewogen zich in de richting van een evenwicht.
Wat hier gebeurde was negatieve frequentie-afhankelijke selectie (‘negative frequency-dependent selection‘). Dit treedt op als allelen minder gunstig worden naarmate ze meer voorkomen in een populatie. In de populatie die het land binnenkwam zullen individuen die een zeldzaam csd-allel droegen bijna altijd levensvatbare nakomelingen hebben gehad omdat de kans op diploïde larven met twee gelijke zeldzame allelen vrijwel nul zou zijn. Aan de andere kant zullen individuen met algemeen voorkomende allelen heel vaak niet-levensvatbare homozygoten hebben gekregen. Naarmate de bijen algemener werden in hun nieuwe vaderland verspreidden de zeldzame allelen zich door de populatie, tot zich in de genenpool een ideaal evenwicht vormde waarin elk csd-allel even veel voorkomt.
Het is een ongebruikelijk geval, waarin de natuurlijke selectie heeft gezorgd voor diversiteit in een specifiek gen. Evolutieprocessen worden meestal onderzocht over heel lange perioden. Gloag verwachtte niet dat deze vorm van selectie al zoveel effect zou hebben binnen tien jaar. “Wat ons verraste was het feit dat de effecten van de selectie zo snel gevoeld worden.“ zegt Gloag . “Evolutie kan snel zijn, veel sneller dan we vaak denken.”
Het behouden van de zeven scd-allelen was de redding van de populatie Aziatische honingbijen in Australië. In 2011 stopten de autoriteiten hun pogingen de soort uit te roeien; in plaats daarvan hielden ze de invasieve soort goed in de gaten, aldus Gloag. ”Ze koesterden niet langer de illusie dat we ze ooit weer kwijt zouden raken.”
De Aziatische honingbij is op zichzelf een onschadelijke soort, maar de dieren dragen parasitaire mijten bij zich, Varroa destructor en Varroa jacobsoni, soorten die veel schade aanrichten in de populaties Europese honingbijen (Apis mellifera). V. destructor kwam alleen bij de Aziatische bijen voor, tot de soort ook de Europese bijen ging parasiteren en zich over de hele wereld verspreidde met rampzalige gevolgen. Onderzoekers verwachten dat V.jacobsoni dat ook zal doen.
Tot nu toe is Australië een van de weinige plaatsen die nog vrij zijn van V. destructor. “We zijn ongeveer de enige vrijplaats” zegt Gloag, “maar we hebben gezien hoeveel schade ze hebben aangericht in andere gebieden, dus we maken ons ernstige zorgen.”
Gloag ziet de ontdekking van het team als een hoopvol teken: als de invasieve bijen zich konden herstellen van een dreigende genetische ondergang, dan kunnen andere bedreigde soorten, die een vergelijkbaar genetisch verlies hebben doorgemaakt, misschien ook zo veel veerkracht vertonen. De Australische bijen laten zien dat soorten kunnen terugkomen: “Er kunnen gezonde populaties bestaan, die een extreme flessenhals hebben doorgemaakt”, zegt ze, “De natuur vindt een oplossing”.
Bron: The Scientist, 1 januari 2017, door Ben Andrew Henry