Slide 1 - Kim van der Linde

Drosophila levensloop theorie
getest in het veld
Locale aanpassing in lichaamsgrootte,
ontwikkelingstijd en hongerresistentie
Kim van der Linde
Leiden University,
Institute for Biology,
Sections Animal Ecology & Evolutionary Biology,
The Netherlands.
Om te beginnen:
Indien ik te veel het wetenschapstertje speel

VRAGEN!
Leidraad
•
•
•
•
•
Aanloop tot
Aanloop
totdit
ditonderzoek
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?
Leidraad
•
•
•
•
•
Aanloop tot dit onderzoek
Uitleg begrippen
Pilot onderzoek
Promotie onderzoek
Maatschappelijke context
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
ei
Voedsel op!
Variatie
Snelle soort
Overlevers
Langzame soort
ei
Voedsel op!
Weinig fruit
• Goede hongerresistentie wint
Veel fruit!
Weinig fruit!
Slechte hongerresistentie
Goede hongerresistentie
Volwassen vlieg
komt uit pop
Nieuw plekje
gevonden!
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
Leidraad
•
•
•
•
•
Aanloop tot dit onderzoek
Uitleg begrippen
Pilot onderzoek
Promotie onderzoek
Maatschappelijke context
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
12.0
D.
D.
D.
D.
Langzaam
11.5
D.
D.
D.
D.
ananassae
bipectinata
malerk otliana
sulfurigaster
atripex
eugracilis
pseudoananassae
tak ahashii
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
Ontwikkelingstijd (dage
8.5
Snel
8.0
Grasland
Landbouw
Locatie
Bosrand
Bos
Leidraad
• Chronologisch overzicht
–
–
–
–
–
Aanloop tot dit onderzoek
Uitleg begrippen
Wat wil ik weten
Promotie onderzoek
Maatschappelijke context
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 genen
of?
Verschillen in de omgeving
• Oplossing: transplantatie experiment
Transplantatie experiment
Populaties van
verschillende
soorten
Bos
Bos
Intermediate
Intermediate
Grasland
Grasland
Divided
Tallahassee
Panama
Veld locaties
• Twee locaties met
elk 3 omgevingen:
– Bos
– Intermediair
– Grasland
Panama
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
Goede resistentie
Grasland is
stressvoller dan bos
Bos
Intermediate
Grasland
Goede resistentie Matige resistentie Slechte resistentie
Hongerresistentie
• Grasland is een slechtere leefomgeving dan
bos
• Grasland populaties zijn beter aangepast
Goede resistentie
Bos
Goede resistentie
Goede resistentie
Intermediate
Grasland
Betere resistentie
Goede resistentie
Beste resistentie
Bos
Genetisch
aangepast?
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 laboratorium
Hongerresistentie
Veld
Lichaamsgrootte
Laboratorium
Laboratorium
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
Veel fruit!
Slechte honger resistentie
Goede honger resistentie
Volwassen vlieg
Komt uit pop
Nieuw plekje
gevonden!
Ontwikkelingstijd
dus alles bepalend
Selectie
Snelle soort
Langzame soort
ei
Voedsel op!
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