Drosophila levensloop theorie getest in het veld

Leiden University, Institute for Biology, Sections Animal Ecology & Evolutionary Biology, The Netherlands.

Kim van der Linde

Locale aanpassing in lichaamsgrootte, ontwikkelingstijd en hongerresistentie

Om te beginnen:Indien ik te veel het wetenschapstertje speel

VRAGEN!

• Aanloop tot dit onderzoek• Uitleg begrippen• Pilot onderzoek• Promotie onderzoek• Maatschappelijke context

Leidraad

• Aanloop tot dit onderzoek• Uitleg begrippen• Pilot onderzoek• Promotie onderzoek• Maatschappelijke context

Ontbossing

Problematiek van ontbossing

• Verandering van leefomgeving• Bedreiging van dieren en planten

Biodiversiteitonderzoek

• 1992 Filippijnen• Fruitvliegen als representatieve groep• Ontbossing leidt tot een andere soorten

samenstelling

• Vraag: Hoe zit het met aanpassen aan een veranderende omgeving?

• Aanloop tot dit onderzoek• Uitleg begrippen• Pilot onderzoek• Promotie onderzoek• Maatschappelijke context

Leidraad

Waarom Drosophila’s?• Fruitvliegen ‘leven’ van fruit

– Fruit is sleutel in tropisch bos:• Voortplanting bomen• Voedsel voor apen, vogels,

insecten, vleermuizen, etc. etc.

• Gemakkelijk te kweken in het laboratorium• Redelijk aantal soorten (1500 wereldwijd, 30-50

lokaal)• Veel kennis beschikbaar

Levenscyclus

• Ei• Larf• Pop• Volwassen

7-15 (20) dagen

Levensloop kenmerken• Mens als voorbeeld

– Meestal 1 nakomeling– Ongeveer 13-16 jaar voordat volwassen (seksueel

reproductief)– Het aantal kinderen in een leven– Gemiddelde levensverwachting 75(?) jaar– Lengte 1.72 (vrouw) 1.78 (man)

Ontwikkelingstijd

• Tijd van ei tot volwassen vlieg

• Verschil tussen soorten– Snelle soort: 7 dagen– Langzame soort: 14 dagen

Hongerresistentie

• Tijd die een volwassen vlieg kan leven zonder voedsel

• Direct na uit de pop kruipen• Verschil tussen soorten

– 2 tot 7 dagen

Lichaamsgrootte

Eigen vlieg eerst!

• Eén voedsel bron• Vele soorten• Competitie• Beste wint!

Coëxistentie van soorten

• Door gescheiden te leven:– Verschillende voedsel bronnen (banaan ↔

appel)– Verschillende omgevingen (bos ↔ gras)– Verschillende tijden van de dag ↔ nacht– Verschillende tijden van het jaar (voorjaar ↔

zomer)

Coëxistentie met interactie

• Bijvoorbeeld 3 soorten:– Alle 3 gehele jaar door:

• Voorjaar : soort A superieur• Zomer: soort B superieur• Najaar: soort C superieur

A

B

C

Coëxistentie en levensloopkenmerken

• Fruitaanbod varieert door het jaar– Droge tijd: veel fruit

• Korte afstanden tussen plekjes

– Regentijd: weinig fruit• Grote afstanden tussen plekjes

Veel fruit

• Korte ontwikkelingstijd wint

Snelle soort

Langzame soort

Voedsel op!ei

VariatieSnelle soort

Langzame soort

Voedsel op!ei

Overlevers

Weinig fruit• Goede hongerresistentie wint

Slechte hongerresistentie

Volwassen vliegkomt uit pop

Goede hongerresistentie

Nieuw plekje gevonden!

Veel fruit! Weinig fruit!

Genetische koppeling

• Soort A:– Korte ontwikkelingstijd– Slechte hongerresistentie

• Soort B– Lange ontwikkelingstijd– Goede hongerresistentie

Coëxistentie en levensloopkenmerken

• Droge tijd: veel fruit– Korte afstanden tussen plekjes– Snelle soort wint

• Regentijd: weinig fruit– Grote afstanden tussen plekjes– Langzame soort wint

• Aanloop tot dit onderzoek• Uitleg begrippen• Pilot onderzoek• Promotie onderzoek• Maatschappelijke context

Leidraad

Effecten ontbossing

• Ander fruitaanbod• Hogere temperatuur• Grotere temperatuur fluctuaties• Lagere luchtvochtigheid

Heeft dit effect of de levensloopkenmerken?

Filippijnen

Effecten op levensloopkenmerken?

Vliegen verzamelen met valletjes– 4 verschillende omgevingen!

• Snel naar laboratorium in Nederland• Ontwikkelingstijd en hongerresistentie

bepalen• Kijken of er verschillen zijn

Locatie

Ontw

ikkelingstijd (dagen)

Gras land Landbouw Bos rand Bos8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

11.5

12.0D. ananas sae D. atripex D. b ipec tinata D. eugrac ilis D. m alerk ot liana D. ps eudoananas s ae D. s ulfurigas ter D. tak ahas hii

Langzaam

Snel

• Chronologisch overzicht– Aanloop tot dit onderzoek– Uitleg begrippen– Wat wil ik weten– Promotie onderzoek– Maatschappelijke context

Leidraad

Nieuwe vragen

• Effect van laboratorium versus veld• Laboratorium

– Constant klimaat– Geen onderscheid

tussen verschillende leefomgevingen

• Veld– Variabel klimaat– Verschillen tussen

verschillende leefomgevingen

• Oplossing: ook in veld meten

Nieuwe vragen• Genetica versus omgeving (nature – nurture)

– Wat is belangrijker:

Verschillen in de genenof?

Verschillen in de omgeving

• Oplossing: transplantatie experiment

Transplantatie experiment

Bos Inter-mediate

Gras-land

Bos Inter-mediate

Gras-land

Populaties van verschillende

soorten

TallahasseePanama

Divided

Panama

Veld locaties• Twee locaties met

elk 3 omgevingen:– Bos– Intermediair– Grasland

Gamboa

Veld onderzoek

• Wat wil ik niet?– Rampen ecologie:

• Aap of rat die alles opeet• Tropische regenbui die alles wegspoelt

– Dus spoelde de gehele kooi weg.......

• Zongedroogde stukjes fruit met gare larven• Mieren die feestmaal komen aanrichten• Etc etc.....

Veld set-up

• Grote kooi om in te werken• Dak tegen de regen en directe

zon• Grof gaas tegen grotere dieren• Op palen voor werkzaamheid• Palen ingesmeerd met paraffine

olie zodat mieren niet in de kooi konden klimmen

• Fijn gaas om kleine kooitjes tegen andere insecten (parasitaire wespen)

Veld set-up

• Eitjes laten leggen in laboratorium

• Kleine kooi met fijn gaas voor ontwikkelingstijd

• Petri schaaltje afgesloten met fijn gaas voor hongerresistentie

• Dode vliegen voor lichaamsgrootte

Veel tijd later

• 6 maanden Panama– 3 veldexperimenten

• 1 laboratorium experiment• 27.000 vliegen• 12 soorten• 2 jaar werk

Genen versus omgeving

Verschillen in de genen?of

Verschillen in de omgeving?of

Beiden?

Lichaamsgrootte

• Omgeving: onbelangrijk• Genetische: locale aanpassing, locatie specifiek

maar niet leefomgeving specifiek• Weinig aanpassing aan een veranderende

omgeving• Lab en veld goed vergelijkbaar

Hongerresistentie

• Grasland is een slechtere leefomgeving dan bos

Stressvoller

Bos Inter-mediate

Gras-land

Bos Goede resistentie

Matige resistentieGoede resistentie Slechte resistentie

Grasland is stressvoller dan bos

Hongerresistentie

• Grasland is een slechtere leefomgeving dan bos

• Grasland populaties zijn beter aangepast

Genetisch aangepast?

Betere resistentieGoede resistentie

Beste resistentie

Bos

Bos Inter-mediate

Gras-land

Goede resistentieGoede resistentie Goede resistentie

Hongerresistentie

• Grasland is een slechtere leefomgeving dan bos

• Grasland populaties zijn beter aangepast• Snelle aanpassing aan een veranderende

omgeving• Lab en veld onvergelijkbaar

Veld versus laboratoriumLichaamsgrootte Hongerresistentie

Laboratorium Laboratorium

Vel

d

Ontwikkelingstijd

• Hogere omgevingstemperatuur: kortere ontwikkelingstijd

• Genetisch: kortere ontwikkelingstijd in verstoord gebied

• Zoals verwacht op basis van constanter fruitaanbod

Verstoring

• Bos:– Grote verschillen fruitaanbod

• Grasland:– Kleinere verschillen fruitaanbod

Veel fruit• Hongerresistentie minder belangrijk

Slechte honger resistentie

Volwassen vliegKomt uit pop

Goede honger resistentie

Nieuw plekje gevonden!

Veel fruit!

Ontwikkelingstijd dus alles bepalend

SelectieSnelle soort

Langzame soort

Voedsel op!ei

Gevolg

• Snelle soorten winnen vaker in grasland• Dus hebben een voordeel

• Binnen soorten wint ook de snelste• Dus wordt soort sneller

Ontwikkelingstijd

• Hogere omgevingstemperatuur: kortere ontwikkelingstijd

• Genetisch: kortere ontwikkelingstijd in verstoord gebied

• Zoals verwacht op basis van constanter fruitaanbod

• Middelmatige aanpassing aan een veranderende omgeving

• Lab en veld enigszins vergelijkbaar

Maatschappelijke context

• Ontbossing, global-warming, etc zijn concrete en groeiende problemen.

• En vragen om aanpassing van dieren en planten.

• Niet aanpassen resulteert in (lokaal) uitsterven

Maatschappelijke context

• Hoe moeten ze zich aanpassen?– Stress resistentie.....

• Kunnen ze zich aanpassen?– Ja.....

• Zijn er (genetische) beperkingen?– Nee..... (niet laten zien)

Maatschappelijke context

• Hoe zit het met uitgestorven/bedreigde soorten?– Zelfde kenmerken belangrijk?– Zo ja....– Geen capaciteit tot aanpassing?– Genetische barrières tot aanpassing?

The end

• Om 15:15 begint de verdediging in het academie gebouw

• Te laat is GEEN toegang