Wennen aan hittestress helpt tegen zwaar metaal, planktondiertje levert het bewijs

De wereld kent vele vormen van stress voor dieren. Neem het leven in ons zoete water. Dat staat in toenemende mate onder druk door een brede waaier van door de mens veroorzaakte stress. Bijvoorbeeld door klimaatverandering en verschillende vormen van vervuiling. Hoe kunnen dieren zich voldoende aanpassen aan alles? Met een sterk veranderend klimaat is het cruciaal om de impact daarvan op andere uitdagingen te begrijpen, en omgekeerd.

Stress + stress = ?

“Sommige organismen hebben een opzienbarend vermogen om zich snel genetisch aan te passen aan veranderende levensomstandigheden. Dit kan verrassende gevolgen hebben”, zegt waterecoloog Steven Declerck van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW). Hij leidde het onderzoek van NIOO, Wageningen Universiteit en KU Leuven. “Zo kan een beter vermogen om met een bepaald soort stress om te gaan, beïnvloeden hoe gevoelig organismen worden voor andere stressfactoren. Aanpassing kan in sommige gevallen leiden tot een verhoogde weerbaarheid voor andere stress, maar in andere gevallen juist tot toegenomen gevoeligheid.”

Kosten koper

Het is een piepklein diertje van nog geen millimeter groot dat leeft in zoet water: het raderdiertje. Toch speelt het een hoofdrol in het onderzoek. In een evolutie-experiment leefden populaties raderdiertjes enkele maanden lang met ofwel steeds meer hitte ofwel meer koper. Hittegolven komen door klimaatverandering steeds meer voor en koper kan giftig zijn voor zoetwaterleven. “Hoewel de kopervervuiling in Europa de laatste decennia is teruggedrongen, vormt het op veel andere plaatsen in de wereld nog een reële bedreiging.” Via industrieel en huishoudelijk afvalwater, mijnbouw en pesticides komt het in de natuur terecht.

Experimentele evolutie

Stress-gedreven evolutie live volgen in het lab, dat is wat de onderzoekers deden. En wat zijn de ecologische gevolgen? Het onderzoek startte met populaties die ieder uit vijftig verschillende klonen raderdiertjes bestonden. Die klonen plantten zich seksueel met elkaar voort en de populaties bleken zich binnen korte tijd genetisch aan de stress aan te passen. Aan het eind van het onderzoek kregen de populaties alle situaties voorgeschoteld in een zogenaamd common garden-experiment. Declerck: “Opmerkelijk daarbij is dat populaties die waren aangepast aan hitte ongevoelig werden voor vergiftiging door koper, terwijl aanpassing aan koper geen verhoogde tolerantie voor hitte met zich meebracht.”

Breder fenomeen

Wat kunnen we met de conclusies? “Ons onderzoek laat zien dat periodes met hoge temperaturen populaties veerkrachtiger kunnen maken tegen lokale vervuiling”, legt Declerck uit. Dat is goed nieuws. Het heeft waarschijnlijk te maken met het aankweken van algemene manieren om met stress om te gaan. Maar raderdiertjes die zich aanpassen aan vervuiling blijken helaas niet beter bestand tegen hitte. Daar zijn meer gespecialiseerde ‘ontgiftingseigenschappen’ voor nodig die beperkt, in plaats van breed, bescherming bieden tegen stress. “Het is voor milieubeheer en natuurbehoud belangrijk om nu verder te onderzoeken hoe algemeen dit fenomeen is. Dat betekent dat we naar andere combinaties van soorten stress en organismen moeten kijken.”

Meer informatie

• Artikel in Global Change Biology: Asymmetric micro-evolutionary responses in a warming world: heat-driven adaptation enhances metal tolerance in a planktonic rotifer, but not vice versa.

Tekst: NIOO-KNAW
Beeld: Suzanne Wiezer en Steven Declerck, NIOO-KNAW