cichlids Je leerde het al op de middelbare school: het gedrag van een dier verschilt met de niche die ze bewonen. Waar leeft het? Wat eet het? Waar moet het voor op de vlucht? Hoe zoekt het dier zijn partner uit? En wie zorgt er voor de kleintjes? Dit zijn belangrijke vragen, want kleine verschillen in gedrag kunnen ervoor zorgen dat groepen dieren effectief van elkaar gescheiden worden, en zo nieuwe soorten kunnen vormen. En dat terwijl ze zich effectief nog steeds in hetzelfde gebied bevinden!

Afrikaanse cichliden
Een leuk voorbeeld waarbij je deze processen duidelijk kunt zien, zijn cichliden. Deze vissen leven in groten getale in Afrikaanse meren, die een geweldig ‘natuurlijk lab’ zijn voor evolutie (Pleuni schreef hier eerder een mooi stukje over). Ze zijn namelijk relatief kort geleden volgelopen, en toen gekoloniseerd door slechts een paar soorten cichliden. De diversiteit die we zien – die bestaat uit duizenden soorten! – is allemaal afkomstig uit de afgelopen paar duizend jaar, en gevormd in hetzelfde meer: dus vaak niet met een scheiding in locatie, maar door verschillen in gedrag.

Puzzelstukjes
Het leuke van evolutionaire studies is dat een probleem vaak vanuit een groot aantal verschillende invalshoeken kan worden bekeken. Het is in feite een grote puzzel: ieder stukje is op zich al interessant onderzoek, maar het wordt pas een echt verhaal als alle stukjes op tafel liggen. Ieder stukje geeft antwoorden, en roept ook weer andere vragen op. Bijvoorbeeld: als gedrag zorgde voor de scheiding van populaties zodat soorten konden ontstaan, wat is er dan verantwoordelijk voor de verschillende patronen in het gedrag? Is dit gedrag puur aangeleerd, of kunnen we het relateren aan bijvoorbeeld de structuur van de hersenen? En kunnen we dan ook zien of – en hoe – de genen, het DNA, zorgen voor deze verschillen in de hersenen?

Een artikel dat vorige week in PNAS verscheen komt met een interessant inzicht: door chemisch het signaal van een bepaald gen (wnt, voor de liefhebber) te beinvloeden, kan je spelen met de groottes van hersenstructuren, die op hun beurt het gedrag weer veranderen.

Complexe omgeving, andere hersenen
In het onderzoek werden twee groepen cichliden uit het Malawimeer vergeleken: drie soorten vissen die op de rotsen leven, en drie soorten die juist de voorkeur gaven aan een zandbodem. Eerder was aangetoond dat er tussen deze groepen duidelijke verschillen zijn in de grootte van hersenstructuren. De rotsvissen, bijvoorbeeld, hebben relatief gezien een groot telencephalon: dit is de structuur die bij ons de ‘grote hersenen’ heet, het voornaamste deel van ons brein, verantwoordelijk voor het regelen van onze beweging, en veel meer cognitieve processen. Juist vissen die in een complexe omgeving leven, waarin het belangrijk is dat er exact genavigeerd wordt (zoals dus tussen de rotsen) hebben belang bij een groot telencephalon. De zandvissen steken juist meer energie in het vormen van de thalamus, waardoor ze veel preciezer kunnen zien.

Maar hoe worden deze verschillen precies veroorzaakt? De wetenschappers keken hier specifiek naar de functie van een bepaald gen, wnt genaamd. Ze behandelden de hersenen van rotsvisembryo’s met chemicaliën die wnt onderdrukten, en zagen hóe belangrijk het gen was: de hersenen van de rotsvisembryo’s ontwikkelden zich nu zo dat ze precies op de zandvissen leken. wnt is dus absoluut cruciaal in de ontwikkeling van de embryonale hersenen tot zandvis, danwel rotsvis!

Ingewikkeld
Nu blijft het een ingewikkeld geheel, want hoewel we geneigd zijn om snel te concluderen dat de genen dus de ‘oorzaak’ zijn, met als gevolg een verschil in hersenstructuren, en dus het verschil in gedrag, kan bijvoorbeeld het dieet wel degelijk invloed hebben op hoe de genen precies tot expressie komen. Gedrag is dan de oorzaak, en het patroon in de genen een gevolg. Toch is het leuk om weer dit soort puzzelstukjes op hun plek te kunnen leggen, en langzaam het grote beeld te zien verschijnen in het fascinerende cichlidenverhaal.